BIOLOGIA CELULAR E INTRODUCCION A LA BIOLOGIA CELULAR (54) CBC - RESUMEN, Apuntes de Biología

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Lípidos Grupo heterogéneo de sustancias con propiedades similares Importancia biológica: ● Componente estructural de las membranas celulares ● Reserva energética en animales ● Precursores de sustancias de importancia fisiológica (ej: vitaminas liposolubles) Clasificación según jabones Saponificación: Proceso químico por el cual un cuerpo graso unido a una base da como resultado un jabón y glicerina Base: Solución con propiedades alcalinas (pH >7) Jabón: Sales sódicas y potásicas derivadas de AG Glicéridos: Ésteres de glicerol con AG Glicérido + Alkali → Ruptura del enlace éster → Glicerol + Jabón (AG + catión K/Na) Lípidos saponificables: Contienen por lo menos 1 AG (mayormente esterificado) ÁG: Ácido Graso [Ácido Carboxílico (-COOH) + Cadena Hidrocarbonada (CH ) Saturados: Unión de carbonos mediante enlaces simples Insaturados: Unión de carbonos con al menos 1 doble enlace Monoinsaturados: 1 doble enlace Poliinsaturados: +1 doble enlace Es importante tener en cuenta la cantidad de C a partir del grupo Carboxilo (COOH) ∆ = Doble enlace Ácido araquidónico: ∆ 5, 8, 11, 14 Las propiedades físicas dependen del largo de la cadena SOLUBILIDAD: Disminuye a medida que la cadena aumenta (+6, insolubles en agua, solubles en solventes orgánicos)PUNTO DE FUSIÓN: La esfingomielina es un importante componente de las membranas del tejido nervioso. Está compuesta por esfingol, un ácido graso, un ácido fosfórico y colina. Es anfipática. Glucolípidos ● Ceramida (Esfingol + AG de 24 C) + Glúcido hidrofílico ○ Monosacárido → Cerebrósidos → Sulfátidos (Donde el monosacárido es esterificado por ácido sulfúrico). Los cerebrósidos abundan en la sustancia blanca del cerebro y en las vainas de mielina ○ Oligosacárido → Gangliósidos Lípidos insaponificables ● No presentan uniones ésteres porque derivan de la polimerización del ISOPRENO Terpenos: ● Formados por 2 o más unidades de isopreno ● Pueden ser cíclicos, lineales, o ambas ● Hidrofóbicos ● Importancia biológica → Se los encuentra asociados a la matriz lipídica de las membranas biológicas (Vitaminas A, E, K, Coenzima Q) Esteroides ● Derivados cíclicos del isopreno ● Estructura: Núcleo hidrocarbonado formado por 4 anillos; A, B, C (ciclo hexanos) y D (ciclo-pentano) → Ciclopentanoperhidrofenantreno (Se encuentra en hormonas, esteroles, vitaminas y ácidos biliares) El reemplazo de las doble ligaduras por H origina al perhidrofenantreno al que se le adosa un ciclo pentano. Este no se encuentra como tal en la naturaleza, sino en hormonas, etc Esteroles ● Se originan a partir del escualeno ● Presentan OH en el C3 y una cadena alifática ramificada de 8 a 10 C en el C17. ● El más abundante es el Colesterol ○ Hidrofóbico, con leve carácter polar ○ Abundante en las membranas de las células eucariotas con el OH próximo a las cabezas polares y el cuerpo hidrofóbico a la altura de las colas hidrofóbicas ○ Materia prima a partir de la cual los organismo sintetizan a una serie de compuestos con gran importancia biológica (hormonas, sales biliares, y la forma hormonalmente activa Vit D) Esteatosis hepática Acumulación de triglicéridos en el interior de las células del hígado. El alcoholismo es la causa más frecuente. Glúcidos También conocidos como hidratos de carbono, son macromoléculas que cumplen muchas funciones biológicas. En la naturaleza, se los encuentra unidos a ácidos nucléicos, proteínas y lípidos. Son los compuestos orgánicos más abundantes en la biósfera y su principal función es aportar la energía necesaria para cubrir las actividades metabólicas tanto en procariotas como en eucariotas y tanto de manera directa como de reservorio. Son sustancias orgánicas polihidroxiladas (PoliOH) con un grupo funcional. Son muy hidrosolubles debido a la presencia de OH y puentes H. Funciones ● Energéticas ○ Inmediatas ○ Reservorio ● Estructurales ● Informativas Monosacáridos: Unidad funcional mínima de los glúcidos Fórmula general: C H₂ O (n > 3) ● n = ○ 3 → Triosas ○ 4 → Tetrosas Ciclación de monosacáridos ● Es un tipo de reacción química espontánea El H2O tiende a atacar las moléculas por la presencia de OH. Esto hace que la molécula se pliegue sobre sí misma (Ciclación), lo que proporciona estabilidad en solución acuosa. En la reacción de ciclación no se pierden átomos y, por ejemplo, la glucosa pasa de forma lineal a ciclada. En este caso, una piranosa. Enlace hemiacetal: entre el grupo aldehído y un grupo alcohol (Polihidroxialdehídos) Enlace hemicetal: entre el grupo cetano y un grupo alcohol (Polihidroxicetonas) Clasificación según la forma que adoptan cuando están ciclados Pirano: Compuesto heterocíclico formado por 5 C y un O. Sus isómeros difieren según su carbono saturado. Se llama piranosa porque se parece al pirano Furano: Compuesto orgánico heterocíclico aromático de 4 C y un O. Cuando se dice Furanosa se habla de la forma Furano Pirano Furano Estructuras cíclicas Carbón anomérico: C asimétrico creado como consecuencia de la ciclación. C1 (aldosas) C2 (cetosas) Anómero: Isómeros que se generan según los carbonos anoméricos. Se crean los anómeros cis (alfa) y trans (beta) Derivados de azúcares ● Aminoazúcares: Sustitución del OH por Amina. (Glucosaminoglucanos, glucoproteínas/lípidos) ● Ésteres fosfóricos: OH primarios de pentosas y hexosas se esterifican con ácido Fosfórico ● Desoxiazúcares: pérdida de O en uno de sus OH. (Desoxirribosa) ● Polialcoholes: reducción del grupo aldehído o cetona del CHO correspondiente. Alcohol surgido de azúcares ● Sulfactación: Agregado de sulfato. ● Derivados ácidos: Oxidantes débiles; las aldosas se convierten en ácidos aldónicos. Si son + energéticos se obtienen ácido dicarboxílico. En los organismos y por ciertas enzimas, se obtienen ácidos urónicos. Son las moléculas más hidrosolubles, porque tienen más átomos de oxígeno. (El ácido glucurónico ayuda a eliminar la bilirrubina y las hormonas esteroideas). En los organismos y por acción de ciertas enzimas, se obtienen ácidos urónicos Disacáridos: Dos monosacáridos unidos a través de un enlace glucosídico, formado a partir de dos grupos OH libres, que se juntan en un medio acuoso, se condensan, se deshidratan (se libera h2o) y queda un puente O. Unión éter. Este enlace puede ser α o β dependiendo de la posición del átomo unido al C anomérico. (Esteroisómeros) Generalmente se obtiene por hidrólisis enzimática del almidón. El humano posee una enzima específica (maltasa) que hidroliza este disacárido. De esos dos OH, uno pertenece al C anomérico Ningún disacárido puede presentar uniones α y β al mismo tiempo. Casi todos los disacáridos tienen poder reductor (C libre) excepto la sacarosa. Maltosa y Celobiosa, resultantes de la condensación de la misma molécula. Difieren en su enlace, α y β respectivamente Maltosa: Unión de una α-D-Glucopiranosa con una α/β-D-Glucopiranosa Celobiosa: Unión entre β-D-Glucopiranosa β-D-glucopiranosa. Enlace β 1-4 glucosídico (no tenemos enzimas que la sinteticen). Por eso actúa como fibra, aumentando el volumen de las heces y ayudando al peristaltismo intestinal. Isomaltosa: α-D-Glucopiranosa con una α-D-Glucopiranosa. Enlace α 1-6 glucosídico. Se obtiene por hidrólisis enzimática del glucógeno. El hombre posee una enzima específica (alfa 1-6 glucosidasa). Lactosa: se origina de la unión de β-D-galactopiranosa con α/β-D-glucopiranosa. Enlace β-1-4 galactosídico. La lactosa tiene poder reductor, se encuentra la leche. Los mamíferos tenemos la enzima lactasa, excepto aquellos intolerantes a la lactosa. La leche materna tiene anómero β que predomina la flora intestinal fermentativa ácida que regula, mientras que la leche de vaca tiene anómero α que hace que predomine la flora intestinal putrefactiva, alcalina, y estimula el estreñimiento. Sacarosa: Unión de una α-D-glucopiranosa y una β-D-fructofuranosa. El enlace es α-1-2-glucosídico. Azúcar común, de mesa. El hombre posee sacarasa que hidroliza el enlace. No tiene poder reductor, ya que los dos carbonos anoméricos están comprometidos en el enlace. Oligosacáridos En el organismo no están libres los oligosacáridos, sino que están unidos a lípidos y proteínas formando glucolípidos y glucoproteínas. Su función es de señalización, reconocimiento, funciones informativas Polisacáridos: Es la forma predominante de los glúcidos en la naturaleza, polímero alto peso molecular, Por hidrólisis enzimática o ácida dan uniones de monosacáridos. No tienen poder reductor. Homopolisacáridos: Mismo monómero Heteropolisacáridos: distintos monómeros. Homopolisacáridos Almidón: Homopolisacárido. Seguidilla de glucosa. Forma principal por la cual las células vegetales almacenan glucosa. Está compuesta por amilosa y amilopectina lesión endotelial. Lipoproteínas de baja densidad almacenadas en los vasos: aterosis acelerada. Macroangiopatías, arteriopatías, etc. ) Otro es vía de los polioles Hay tejidos insulinoindependientes. En estos tejidos, cuanta más glucosa haya en sangre, más glucosa entra en la célula. En la imagen vemos que en la diabetes hay una glucosa incrementada y se aumenta la via de los polioles. La glucosa pasa a sorbitol y pasa a ser fructosa. Este paso de glucosa a sorbitol sucede gracias a la aldosa reductasa. El paso de glucosa a sorbitol necesita NADPH, enzima que suministra energía química. Ese NADPH también lo necesitamos para la reducción del glutatión (lo necesitamos reducido para funcionar como antioxidante). Pero si, como hay mucha glucosa, está aumentada la via de los polioles y necesita NADPH, este es insuficiente para reducir el glutatión: ESTRÉS OXIDATIVO. Y eso daña mucho al paciente. Tejidos insulinoindependientes: Cristalino del ojo (se acumula sorbitol: cataratas; ceguera), riñón (nefropatía diabética: alteración en los capilares del glomérulo, proteínas en orina, síndrome nefrótico: Se engrosa la membrana basal de los capilares glomerulares y hay menos filtrado, y esto lleva necesitar diálisis), nervios (neuropatía: vía del sorbitol genera un edema axonal, que hace que la información que llega ahí se vea retrasada, y por tanto pérdida de la sensibilidad). Pie diabético: Se debe a una neuropatía diabética, una vasculopatía diabética periférica isquémica, glicosilación proteica (se alteran las inmunoglobulinas, dando mayor predisposición a las infecciones) y del colágeno que hace perder elasticidad, haciendo que uno pise siempre del mismo lugar, no se reparte el peso a todo el pié, lo que genera úlceras. Si no es atacada a tiempo puede llegar al hueso. Además si los gérmenes se meten en la úlcera se infecta llevando a la necrosis y gangrena. El pié diabético es el primer motivo de amputación para evitar septicemia. Diabetes tipo I insulinodependiente Ligada a un proceso autoinmune de las células beta del páncreas. Desde el primer momento necesita insulinodependiente. Capacidad mínima o nula de secreción de insulina Cuando la enfermedad se hace evidente se da un cuadro sintomático muy intenso con glucemias de alrededor de 500mg% Esto lleva a una progresiva disminución del pH plasmático (cetoasidosis diabética) Las 4 P: Poliuria (Micciones frecuentes por glucosuria), Polidipsia (tener mucha sed, respuesta inmediata a la poliuria), Polifagia (Células que no tienen glucosa y despierta el hambre), Pérdida de peso (Mucho catabolismo del tejido adiposo). Diabetes tipo II La gran mayoría de los diabéticos Asociada a la obesidad y sobrepeso y como mecanismo fundamental a la resistencia a la insulina Idealmente se puede manejar con cambio terapéutico en el estilo de vida, pero puede llegar a convertir al paciente en insulinorrequiriente. Diabetes gestacional 2% de los embarazos Valores de glucemia elevados que se detectan por primera vez en el transcurso del 2° o 3° trimestre de gestación En Argentina es obligatoria la PTOG entre las semanas 24/28 de gestación. (Se cura en el alumbramiento, excepto aquellos casos en los que puede dejar a la madre con diabetes tipo 2) Complicaciones en la embarazada: Complicaciones en el bebé: Macrosomia fetal (>4kg), Hipoglucemia neonatal, Hiperbilirrubina, Predisposición a futura diabetes, Muerte fetal. Proteínas ● Neutros polares: Aspargina, glutamina, tirosina, treonina y serina. (Hidrofílicos, tienen carga pero en condiciones de pH fisiológico no están ionizados, son neutrales) ● Neutros apolares: Alanina, cisteína, metionina, isoleucina, fenialanina, triptofan, prolina, leucina, glicina y valina. (Hidrofóbicos) ● Aminoácidos aromáticos, debido a la presencia de un anillo aromático: Fenialanina, triptófano y tirosina ● Azufrados por tener azufre: Cisteína, metionina No todos los aminoácidos pueden ser sintetizados por los organismos, y a estos se les llama aminoácidos esenciales (y deben ser consumidos desde el exterior), mientras que aquellos que sí, se los denomina no esenciales Esenciales: Fenilalanina, Isoleucina, Leucina, Lisina, Metionina, Treonina, Triptofano, Valina. (Histidina es esencial en lactantes y niños). Uniones entre aminoácidos: Gracias al enlace peptídico Según el número de aminoácidos que haya se clasifican en 1. Libre (1 solo; triptófano para formar serotonina) 2. Oligopéptidos (de 2 a 10) 3. Polipéptidos (10 a 50) 4. Proteína (+50 aminoácidos) Enlace peptídico: es una unión covalente de tipo amida (C con doble unión a un O y por enlace simple a un N) que se produce de modo tal que el grupo amino se condense con el carboxilo de otro aminoácido, con pérdida de 1 H2O. El OH del carboxilo + el H del grupo amina = H2O que se libera. En un extremo queda un amino, llamado aminoterminal, y en el otro un carboxilo, llamado carboxilo terminal. Tanto como los aminoácidos, las proteínas son anfóteras, lo que significa que pueden funcionar como amortiguadores de los cambios de pH, (por ejemplo haciendo subir/bajar el pH sanguíneo para que vuelva a un equilibrio neutro). Varios aminoácidos se unen en un enlace peptídico para formar una cadena polipeptídica (lineal, no ramificada), se enumera desde el extremo aminoterminal hasta el extremo carboxiloterminal, tiene vectorialidad IMPORTANTE: sabemos que las moléculas son 3D y la libertad del movimiento que puede tener el átomo dentro de la molécula, depende de las uniones. Uniones covalentes simples: donde solo se comparte un solo par de electrones y permite la libre rotación de los átomos alrededor Uniones covalentes dobles/triples: restringe más el movimiento de los átomos Enlace peptídico A pesar de ser un enlace peptídico, no tiene libre rotación, ya que la unión peptídica de la amida tiene características diferentes a las uniones amidas comunes. La distancia entre el C y el N es más corta que las uniones simples, pero más larga que las uniones dobles. Tiene carácter de doble enlace parcial: no pueden rotar ni girar libremente, por eso la unión peptídica es rígida y plana. Ese C y N van a formar siempre un plano tal que los grupos radicales y los hidrógenos estén arriba y abajo.Cuando se genera un enlace peptídico, el O queda en una determinada posición respecto al H, lo que da lugar a una configuración cis o trans, dependiendo de la posición; Cis es al lado uno del otro, Trans es invertidas, O arriba, H abajo. Las demás uniones centrales presentan enlaces simples que permiten la rotación, lo que permite la creación de diferentes estructuras. Funciones de las proteínas 1. Estructurales: proteínas fibrosas, asociadas a membranas celulares o formar estructuras dentro de las células a. Protección (queratina) b. Soporte mecánica (colágeno, elastina) 2. Dinámicas a. Transporte: a través de membranas (canales, carriers, bombas) y por el torrente sanguíneo (albúmina, mioglobina, hemoglobina) b. Catálisis (enzimas) c. Hormonas (insulina, glucagón) d. Receptores para hormonas y neurotransmisores (Proteínas ubicadas en la superficie de las membranas celulares) e. Defensa (inmunoglobulinas) f. Factores de Coagulación sanguínea (fibrina) g. Contracción muscular (actina) LAS PROTEÍNAS PUEDEN LLEGAR A FUNCIONAR COMO ENERGÍA (consumir nuestra masa magra, nuestro músculo) Niveles de organización ● Los aa1 que forman las proteínas se unen entre sí formando cadenas lineales NO ramificadas ● Estas cadenas se van organizando en el espacio adoptando diferentes estructuras tridimensionales ● Solo cuando la proteína complete su organización espacial adquirirá ACTIVIDAD BIOLÓGICA ● Niveles de organización estructural: Estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. Estructura primaria - Comprende la secuencia lineal de aa que forman la cadena peptídica, esa secuencia determina los demás niveles de organización de la molécula. - Indica el número, ubicación y tipo de aa que constituyen la proteína - La cadena está formada por una parte que se repite; parte constante, un esqueleto carbonado, la cadena principal, común a todos los prótidos y una parte variable, relacionada con los restos laterales de los aa que hacen la diferencia. 1 aa: aminoácidos Estructura Supersecundaria: - Estructuras donde se combinan zonas de α-hélice, zonas de hoja plegada, y altos randoms (sin patrón definido, al azar) - Se encuentran normalmente en las proteínas globulares COLÁGENO (TRIPLE HÉLICE) - Familia de proteínas fibrosas presentes en animales - Las más abundantes de los vertebrados (25% del total de proteínas de los organismos) - Principal componente de piel, huesos, cartílago, tendones y dientes - Función de protección y sostén - Sus cadenas polipeptídicas, debido a su estructura primaria, no pueden formar α-hélice, así que se organiza en una hélice levógira. - Su cadena lateral es un H (un átomo solo) lo que hace de ella una molécula pequeña que le permite ajustarse dentro de la hélice y permite un ensamblaje perfecto de las cadenas - Función de protección y soporte - Gran resistencia mecánica - Fibra inextensible - Las fibrillas de colágeno pueden organizarse en varias formas, dependiendo de la función del tejido en que se encuentran - A medida que se envejece, las fibras del colágeno del tejido conjuntivo se vuelven más rígidas y frágiles - “Enfermedades del colágeno” (Poliartritis crónica primaria, osteogénesis imperfecta…) ● Estructura primaria ○ Responde a la secuencia (Gly-X-Y)n ○ Donde X e Y frecuentemente son HO-Pro e HO-LYS ○ HO-Pro e HO-Lis son aa exclusivos del colágeno ○ Se forman por la hidroxilación de la lisina y prolina ○ Lanina en gran proporción, ¼ es prolina. ● Estructura secundaria: cadena α, triple hélice ○ Las moléculas de colágeno se llaman tropocolágeno, formado por 3 cadenas polipeptídicas helicoidales levógiras, con tres residuos por vuelta ○ Las cadenas se interconectan y se estabilizan mediante puentes de H entre COOH y NH de cadenas enfrentadas; que son uniones intercatenarias (a diferencia de la α-hélice intracatenarias) ○ También tiene enlaces covalentes muy fuertes que se dan entre los restos de Lisina e hidroxilisina ○ La Glicina tiene la cadena lateral como H, por lo que es un aa pequeño, para ajustarse dentro de la hélice que permite un ensamblaje perfecto de las cadenas (por eso repite tanto sus cadenas) ○ Los residuos de prolina son muy importantes para la estabilidad del tropocolágeno porque son naturalmente poco flexibles y por lo tanto son los responsables de la gran rigidez de esta cadena ○ Si bien cada cadena helicoidal es levógira, las cadenas en sí se enroscan de tal manera que la triple hélice es dextrógira. Esta particularidad de giro contragiro es lo que le provee al colágeno su fuerza mecánica ○ Estas tres cadenas pueden ser iguales o diferentes pero siguen la anterior secuencia ○ El tropocolágeno tiene estructura secundaria triple hélice ○ La triple hélice es exclusiva del colágeno ○ Las moléculas de tropocolágeno se asocian formando fibrillas y fibras ● Estructura terciaria ○ Consecuencia del plegamiento de la estructura secundaria, dando lugar a la configuración 3d de la proteína. Se producen porque se relacionan químicamente los residuos de los aa distantes entre sí ○ Según el plegamiento: ■ Proteínas fibrosas: estructura de fibra Efecto cooperativo de la Hb Cuando el ligando O2 se une a una globina que se encuentra en estado tenso (t), esta pasa a un estado relajado ® y aumenta la afinidad de las otras subunidades por el O2. Característica de las oligoméricas. Curvas de saturación de O2 - Hb y Mb se unen reversiblemente al O₂ - Mb + O₂ ⇆ MbO₂ - Hb + 4O₂ ⇆ Hb (O₂)₄ - La Hb tiene menor afinidad por el O₂ (curva sigmoidea) que la Mb (curva hiperbólica). La Hb tiene afinidad cooperativa. - P50 = Presión parcial (en los tejidos es de 27 tor) de O₂ a la cual el 50% de los grupo hemo están unidos al O₂ - La mioglobina funciona como depósito (no la libera a la tensión normal de los capilares) - La hemoglobina funciona como transportador (Sí la puede liberar) Carácter alostérico La Hb es una proteína alostérica (Al unirse conforma un ión) - La Hb tiene 3 moduladores alostéricos negativos: producen una curva de desviación de la saturación de oxígeno hacia la izquierda - H+ - CO2 - 2,3 BPG (Bifosfoglicerato) Efecto Bohr: Modificación del pH y la presión parcial del CO2 sobre la afinidad de la Hb por el O2. Tiene gran importancia biológica, porque permite que el O2 se libere al nivel de los tejidos perifericos BPG - Compuesto intermediario obtenido de la glucolisis - Se encuentra dentro de los eritrocitos - Modulador alostérico negativo de la Hb - Se une a la Hb en relación 1:1 - Se une a las subunidades β (aa básicos) favoreciendo su forma tensa, liberando O2, esto sucede porque el espacio que existe entre las sub beta está recubierto por cargas positivas (residuos de NH+) y el 2, 3 BPG tiene 5 negativas, por lo que encaja en la hendidura que hay entre las dos cadenas beta y las mantiene separadas, cuando la hemoglobina se congela, se acercan las dos subunidades beta; esto determina que no quede espacio para el bpg y quede el O2 - HbF no tiene β-globinas por lo tanto tiene mayor afinidad por el O2 que la HbA de la madre, y puede captar el oxígeno liberado por la Hb de la madre - La unión de Hb al BPG y la unión a O2 es mutuamente excluyente La hemoglobina funciona como amortiguadora del pH sanguíneo El correcto desempeño funcional de una proteína requiere una conformación adecuada, lo cual exige mantener sus 4 estructuras sin modificaciones. Las uniones que mantienen estabilizadas a las estructuras 2daria 3ria 4ria son más débiles que las covalentes del enlace peptídico y disulfuro. Cuando las proteínas son sometidas a agentes físicos (calor, congelamiento, presión, radiación) o químicos (alkalis, ácidos concentrados, solventes orgánicos) pueden sufrir alteraciones en su conformación al afectar las fuerzas que las mantienen unidas. La desorganización de las estructuras lleva a la pérdida de las funciones naturales: DESNATURALIZACIÓN: - Comprende la ruptura de las uniones y fuerzas que mantienen a las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria - Entre 50°C y 80°C se rompen las uniones débiles de la proteína ○ Cursa con glóbulos rojos con tamaños muy variables y formas delgadas, alargadas, de aspecto de luna en cuarto creciente ○ Gen mutante recesivo ○ Síntesis de HbS: contiene un resto de valina (aa hidrofóbico) en lugar de aa ácido glutámico (aa polar), en las cadenas beta. Esto hace que las moléculas de desoxiHbS modifiquen su solubilidad a presión baja de O2. Estas anomalías se conjuntan entre sí y son responsables de las formas de luna. ○ La posición 6 de la cadena beta es un punto crítico en la estructura de la Hb. ● Talasemia ○ Hemoglobinopatía estructural crónica ○ Hereditaria ○ Trastorno en la secreción de Hb ○ Suele cursar con una producción de cadenas anormales o con menos cadenas de las que tiene que tener la Hb ○ Esto va a condicionar el transporte de O2 ○ Hay 2 tipos: ■ Menor: Frecuentes, leves, glóbulos rojos chicos, recibe la carga genética de un solo progenitor, oligosintomática, ni tratamiento ni complicaciones ■ Mayor: Grave; ambos padres son talasémicos menores, los glóbulos son sumamente anormales, lo que genera que sean destruidos constantemente por el vaso (hemólisis), sobrevida muy bajo Mecanismos de compensación en anemias Si la anemia no está siendo tratada por baja oxigenación tisular por falta de transporte de O2 por la Hb y - Baja el pH: al haber anaerobiosis por falta de O2 se genera mucho ácido láctico produciendo acidosis. Cuando hay pH bajo, esto lleva al Efecto Bohr - Inmediatamente después del efecto Bohr se pone en marcha el aumento de 2,3 BPG A>2,3BPG<Afinidad de la Hb por el O2 Nucleótidos y Ácidos Nucléicos Los ácidos nucleicos son los polímeros de los nucleótidos. Hay de dos tipos: ADN (Núcleo en eucariontes, membrana en procariontes) y ARN. El primero va a tener una doble hélice. LA IMPORTANCIA DEL ADN ES QUE TIENE GENES, LA INFORMACIÓN CODIFICADA PARA UN DETERMINADO PRODUCTO FUNCIONAL, EN GENERAL PROTEÍNAS. Este ADN dentro de sus nucleótidos va a tener guardado el mapa para la síntesis de proteína. Va a pasar por un proceso de transcripción que va a transcribir esa cadena de nucleótidos (que forma el gen: Sector del ADN que me va a dar un producto funcional) a una molécula de ARN. La molécula de ARN va a ser correspondiente a la primer molécula de ADN y también va a llevar el mapa para la estructura primaria de las proteínas; la diferencia es que este ARN puede ser leído por el ribosoma, que a partir de esa lectura va a saber qué aa poner en cada lugar, y eso determina la estructura primaria de la proteína ADN: monosacárido = desoxirribosa ARN: monosacárido = ribosa Bases Nitrogenadas: De su orden dependen los genes. Cada 3 nucleótidos vamos a tener correspondencia con 1 aa. - ADN: Timina, Adenina, Citosina, Guanina (Doble hélice) - ARN: Uracilo, Adenina, Citosina, Guanina (Una sola hélice) - Mensajero: va a ser el que se transcriba desde el ADN en su hélice simple va a tener cada 3 un aa. El mensajero interpreta cuál aa poner en cada una de las proteínas (importancia genética). - Ribosomal: - Transferencial: Antiparalelas, deben estar al revés el una de la otra para poder unirse. Los enlaces entre las bases N, ademas de puentes H, son complementarios entre sí (A-T y C-G) Unión entre nucleótidos - El fosfato 5’ de un nucleótido se une al OH 3’ de otro nucleótido (de aquí nace el 5’ 3’ de las moléculas de ADN y ARN) formando un enlace fosfodiéster (enlace de altísima energía) - Cuando los nucleótidos son monofosfato (un solo grupo fosfato) pueden ser utilizados para formar parte de la doble hélice del ADN o de la cadena única del ARN - Se pierde una molécula de agua, lo que deshidrata el enlace. ADN ● Dos cadenas polinucleotídicas A, T, G y C ● Los nucleótidos de cada cadena se unen por uniones puente fosfodiester ● Las cadenas son antiparalelas: una corre en dirección 5’ a 3’ y la otra en dirección opuesta ● Las cadenas son complementarias: A con T (2 puentes H) y G con C (3 puentes H) ● El número de nucleótidos A es igual al de T y el de C al de G ● Conformación helicoidal ARN ● Distintos tipos: ○ ARNm: lleva información desde el ADN al citoplosma ○ ARNr: Una buena parte de los ribosomas ○ ARNt: Unir a los aa y los lleva a los ribosomas para corresponder con lo enviado por el mensajero ○ ARNpn (eucariontes): funciones en el splacing y en las modificaciones que se le van a hacer al ARN mientras se está creando (enzimática) ○ ARNpc (eucariontes): función enzimática. ● Monocatenarios ● Polímeros de ribonucleótidos ● Tienen ribosa en lugar de desoxirribosa ● Tienen URACILO en vez de Timina. ● Va a llevar el marco de lectura (obtenido del ADN) para la síntesis de proteínas. Tipos de ARN Gota ● Enfermedad metabólica caracterizada por artritis monoarticular, aunque también puede presentarse poliarticular ● Por episodios de artritis aguda/crónica por depósito de cristales de MSU (Urato monosódico) en diferentes tejidos como en la sinovia bursa, tendones y los riñones ● Es el resultado del aumento sostenido de ácido úrico en el medio y de la ausencia de uricasa para degradar el ácido úrico hasta alantoina ● Todos en tejido conjunto a la exploración física o radiológica ● Puede haber depósito de MSU en plano intersticial renal o nefrolitiasis por ác. Úrico Ácido Úrico ● El hígado es el principal sitio de producción de ácido úrico ● En sujetos normales la producción de uratos oscila entre 250-600mg/24 h (1,6-3,6 mmol/L) ● A nivel plasmático son anormales los niveles superiores a 7mg/dl ya que significa sobresaturación y depósito en tejidos ● Además que epidemiológicamente se asocia con riesgo elevado de padecer gota o litiasis urinaria Bioenergética Energía ● Capacidad de realizar trabajo ● Los seres vivos necesitan energía ● La energía al transformarse produce un efecto ● Los seres vivos obtienen energía a través del alimento (combustible) ● Distintos tipos: cinética, calórica, eléctrica, radiante, química, entre otras. ● La energía química es la contenida en los enlaces y es la utilizada por los seres vivos. ● Solo se observa a través de sus transformaciones que producen un efecto. La célula es un complejo de sistemas que están especializados en transformar energía para funcionar. A lo largo de la historia, los biólogos que aspiraban a explicaciones físicas de la vida, agregaron al entendimiento de los procesos biológicos la termodinámica (ciencia que estudia las transformaciones de la energía). 1. “La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma” a. Una parte de la E produce trabajo: Energía útil b. Una parte de la E se pierde: Energía no útil (Entropía: desorden) Enzimas ● Catalizadores biológicos: Son compuestos que participan de una reacción química para aumentar la velocidad de dicha reacción disminuyendo la energía de activación que necesita la reacción. ● Las más difundidas son de origen proteico, aunque algunos ARN tienen capacidad catabólica. ● Actúan sobre un sustrato que se une al sitio activo, cuya unión es específica y reversible (por la débil unión). ● Actúan en bajas concentraciones (alta eficiencia) ● No se alteran por la catálisis, son reutilizables ● Simples (estructura no proteica) ● Conjugadas: tienen una parte proteica (apoenzima, inactiva) y otra no proteica, llamado cofactor enzimático, que se une transitoriamente, y permite alcanzar a la enzima la capacidad catalítica necesaria (iones inorgánicos, coenzima, o coenzima covalente; grupo prostético). La unión de estas partes se llama holoenzima (activa) Se caracterizan por tener un sector conocido como sitio activo donde se une el sustrato. Cuando se produce esa unión, se produce el complejo enzima-sustrato, que genera un resultado, que permite obtener enzima y producto (molécula nueva). Velocidad de reacción: la cantidad de producto que se forma en una unidad de tiempo Energía de activación: Mínima cantidad de energía que se necesita para iniciar una reacción química Sustrato: Molécula específica sobre la que actúa la enzima (las enzimas son altamente específicas) Sitio activo: Es la zona de la enzima que se une al sustrato para que se produzca una reacción. Es una agrupación de aa que se distribuye espacialmente de una manera específica (es fundamental mantener la estructura terciaria para que sea catalíticamente activa) El sustrato va a necesitar una energía de activación adecuada para convertirse en producto; esa energía de activación disminuye si agregamos la enzima específica para el sustrato. La capacidad catalítica de una enzima puede verse afectada por la temperatura, el pH; y debido a su naturaleza proteica, estas variables afectan su estructura y pueden llegar a desnaturalizar la enzima Modelos de interacción enzima - sustrato Modelo llave cerradura: Establece la existencia de una total complementariedad entre el sitio activo y el sustrato. Modelo de encaje inducido: considera a la enzima dotada de plasticidad y flexibilidad, que se adapta al sustrato, modificando el sitio activo. Cinética enzimática: Área de la BIOQUÍMICA que estudia la velocidad de las reacciones enzimáticas y los factores que la afectan ● Se pueden medir las cantidades de moléculas de producto producidas en determinado tiempo ● Esta velocidad de reacción de una enzima será diferente ya que existen factores que afectan a esta cinética enzimática: ○ Concentración de sustrato ○ Concentración de enzima ○ Temperatura ○ pH ○ Presencia o no de inhibidores. Esta curva nos permite apreciar el efecto de la concentración de sustrato sobre la actividad enzimática. La velocidad varía según la concentración de sustrato. Esta curva refleja que usando una determinada concentración de enzimas, a baja concentración de sustrato, aumenta la velocidad proporcionalmente al aumento de concentración de sustrato, pero cuando la Regulación de la actividad enzimática: Consiste en aumentar o disminuir la actividad de las enzimas, sus mecanismos son: ● Regulación de la actividad catalítica: Modificar la actividad de la enzima sin variar la cantidad de enzima sintetizada por la célula. Factores que contribuyen: ○ Compartimentalización: Las enzimas que participan en una determinada vía metabólica, se encuentran cercanas, en compartimentos para un funcionamiento coordinado ○ Isoenzimas: Enzimas que catalizan la misma reacción pero que tienen diferentes formas estructurales ○ Sistema multienzimático ○ Efecto alostérico ○ Modificación covalente ● Regulación de la síntesis de enzimas: Las células pueden sintetizar o dejar de sintetizar enzimas, aumentando o reduciendo su número dependiendo de la necesidad ● Regulación de la degradación de las enzimas: La célula degrada la enzima cuando no hay sustrato. ● Multimodulación: a una misma enzima le pueden suceder varios procesos Retroinhibición (inhibición feedback) En una vía metabólica las enzimas están alineadas de forma que se favorezca la transmisión de producto, formando lo que se llama sistemas MULTIENZIMÁTICOS. En esta vía, el producto final puede ser modulador negativo de la primera enzima cuando este alcanza un nivel suficientemente alto. Si hay exceso de producto, se detiene la producción. Cuando la concentración de producto desciende, se vuelve a activar la enzima Activación por precursor: El primer sustrato actúa como activador ya sea de la primer o última enzima. Efecto alostérico: ● Algunas enzimas, además del sitio activo, presentan sitio/s alostérico/s, donde se unen moduladores alostéricos que cambian la conformación de la enzima haciendo que tenga mayor o menor afinidad por el sustrato (positivo o negativo) ● Frecuentemente tienen estructura cuaternaria ● Presentan efecto cooperativo positivo → Existe una situación que hace que la unión de un sustrato en un sitio activo produzca un cambio conformacional que se transmite a otras subunidades, facilitando la unión de mayor cantidad de sustrato; aquí el sustrato funciona como modulador positivo (homotrópico). Pero si el modulador no es el sustrato, se llama heterotrópico Enzimas alostéricas: ● Su funcionamiento no puede explicarse según la lógica de Michaelis Menten ● Muestran una curva sigmoidea de velocidad de reacción ● A bajas concentraciones de sustrato la velocidad es baja, pero cuando aumenta el sustrato, la velocidad aumenta de forma marcada. Modificación covalente ● Reversible ● Estas enzimas son reguladas cuando se les agrega o saca grupos unidos covalentemente ● Este tipo de regulación tiene la ventaja de que se puede ejercer a corto plazo sin necesidad de remover la estructura proteica total Citoesqueleto ● Red de filamentos proteicos (fibrillas) ● Cada filamento es un polímero helicoidal, formado por la polimerización de monómeros de una proteína determinada. ● De acuerdo a su estructura se les va a denominar: ○ Microtúbulos ○ Microfilamentos ○ Filamentos intermedios ● Es importante debido a que sirve para dar forma, organizar espacialmente la estructura celular, para la traducción de los mensajes que llegan desde el exterior de la célula al interior, permite darle a la célula una propiedad de transportar las organelas (posibilita los movimientos intracelulares), da soporte mecánico, da contractilidad y motilidad a la célula. Cada filamento tiene una función específica. La matriz citoplasmática, entre la red del citoesqueleto, pueden encontrarse los ribosomas (parte de la maquinaria donde se sintetizan las proteínas), chaperonas (proteínas específicas que participan en el plegamiento, en el ensamblado y en la adquisición de la estructura terciaria) y los protosomas que se encargan de la degradación de las proteínas. Microtúbulos ● Cilindros largos y huecos formados por Tubulina (proteína globular constituida por dos subunidades una α y una β, que se polimerizan, con un lado de polaridad negativa y otro positivo). Su diámetro externo es de 25 nm. ● De acuerdo a su ubicación pueden ser: ○ Citoplasmáticos ○ Mitóticos ○ Cilias y flagelos (con sus cuerpos basales y centriolos) ● Un microtúbulo citoplasmático tiene una configuración anular, que tiene 13 subunidades proteicas, donde se ve que la tubulina constituye un dímero (α y β tubulina) y luego se polimeriza para formar un túbulo ● También se le asocian MAPs: Proteínas asociadas a los microtúbulos que ayudan a realizar sus funciones ● Funciones ○ Permiten y facilitan el desplazamiento de sustancias, gránulos y vesículas del citoplasma ○ Participan en la determinación de la forma celular y su mantenimiento ○ Intervienen en la movilidad de las células ○ Forman parte del citoesqueleto de cilias y flagelos participando en su movimiento ○ Tienen roles importantes en la división celular Movilidad: dineínas y kinesinas La función motora que tienen los microtúbulos es realizada por la kinesina y la dineína Cuando se hayan cargadas con el material a transportar, la kinesina se moviliza al extremo positivo, mientras que la dineína lo hace al extremo negativo del microtúbulo Dineínas: formadas por 10 cadenas polipeptídicas, tiene un dominio motor formado por dos cabezas que se unen a los microtúbulos lo que permite el desplazamiento Kinesina: Proteína formada por varias cadenas polipeptídicas con dos cabezas globulares que se unen a los microtúbulos que constituyen el dominio motor y una cola que funciona como transporte que engancha a la sustancia o elemento a transportar. Es dependiente de ATP, que se une a las cabezas debido a que existe un sitio con actividad atpasa (lo mismo sucede con la cabeza de las dineínas) El transporte por kinesinas lleva las vesículas/organelas desde el centro de la célula hacia la membrana plasmática Organizadores: centrosomas y cuerpos basales Los microtúbulos citoplasmáticos nacen en el centrosoma, que es una estructura cercana al núcleo (centro organizador de microtúbulos), y está compuesto por un par de centriolos (o diplosomas) dispuestos de forma perpendicular, y una sustancia que los rodea, llamada matriz centrosómica o pericentriolar En una sección transversal puede observarse una zona periférica con 9 conjuntos de microtúbulos o haces formados por 3 microtúbulos cada uno conectados por un eje central. Siempre existe al menos 1 centrosoma por cada célula animal eucariota Desde el centrosoma nacen los microtúbulos hasta arribar a la membrana plasmática en que se fijan. Los microtúbulos pueden alargarse o acortarse dependiendo de la (des)polimerización de la tubulina. Los microtúbulos ciliares forman el eje de los cilios y flagelos. Ambos tienen estructura similar y se organizan partiendo de un cuerpo basal. Están formados por microtúbulos que constituyen el axonema los filamentos de actina, que con la presencia de ATP la miosina rota, y se moviliza sobre la actina. Funciones de los microfilamentos ● Participan en la división celular formando el anillo contráctil que parte en dos el citoplasma, permitiendo la separación del mismo hasta obtener 2 células hijas. ● Participan de la contracción muscular. El músculo, formado por células alargadas y cilíndricas (fibra muscular). Los filamentos de actina se encuentran en la fibra muscular, organizados en sarcómeros. En su centro la actina y la miosina se encuentran intercalados. Cuando por motivo de una estimulación nerviosa, aumenta el nivel de calcio en la célula, las cabezas de miosina se unen a la actina, hidrolizando el ATP, para rotar las cabezas de miosina, que van a arrastrar los filamentos de actina hacia el centro del sarcómero, acortando la longitud del mismo, y produciendo un acortamiento de la fibra. Si este proceso se repite en todos los sarcómeros, se produce el acortamiento de todas las fibras musculares: CONTRACCIÓN MUSCULAR Microvellosidades En algunos epitelios, la superficie de las células se proyecta en prolongaciones del citoplasma rodeado de membranas que contienen finos filamentos de actina. Los filamentos van a permitir que estas estructuras adquieran rigidez, sobre todo en las prolongaciones celulares (como las microvellosidades, donde los filamentos se disponen de forma paralela, para construir una especie de andamio que va a estabilizar y volver rígida la vellosidad). En el epitelio intestinal, las mv son abundantes y permiten aumentar la superficie de absorción Pseudópodos: formados por filamentos ● Permiten el desplazamiento y la fagocitosis Filamentos intermedios ● Filamentos compactos ● Su diámetros es de: 10 nm (menor que los microtúbulos, mayor que los microfilamentos) ● Los que más resisten a las fuerzas deformadoras ● No contráctiles ● Se lo encuentra en las células de los tegumentos (piel) donde predomina la keratina ● Tipos: Todos los filamentos intermedios muestran la misma organización estructural: Polímeros lineales cuyos monómeros son proteínas que presentan una estructura en a hélice fibrosas. Esto los diferencia de los microtúbulos y microfilamentos (que presentan proteínas globulares). Para formar estos filamentos, se requiere que las proteínas fibrosas se combinen entre sí y compongan dímeros lineales, que luego forman un tetrámero. Estos últimos se conectan por sus extremos creando protofilamentos (estructuras cilíndricas alargadas). Los filamentos intermedios se forman con 4 pares de protofilamentos, los cuales se adosan por sus lados, creando una estructura fibrilar Funciones ● Unidos a proteínas de membranas plasmáticas, participando de las uniones intercelulares (desmosomas) que fijan la membrana de una célula a la matriz intercelular de otra ● Los desmosomas son estructuras celulares que mantienen adheridas a las células vecinas. Donde los dominios citosólicos se fijan a filamentos intermedios compuestos por queratina y desmina. Aclaración: las uniones adherentes comparten las características de fijar células a través de sus filamentos citosólicos, pero en este caso a través de filamentos de actina. ● Otorgan resistencia mecánica y estabilidad (FUNCIÓN PRINCIPAL). Por lo que se encuentran más desarrollados en organismos sometidos a mayor cantidad de tensiones Los filamentos intermedios forman una red continua tendida entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear, alrededor de la cual forman una red filamentosa. Hay también otra malla que cubre la cara interna de la envoltura nuclear. Distribución de las estructuras citoesqueléticas: Síndrome de Kartagener ● Enfermedad hereditaria autosómica recesiva ● Discinesia ciliar primaria ● Alteración de los brazos de dineína del cilio ● Bronquiectasia ● Infecciones crónicas y repetidas de las vías respiratorias. (Incapacidad de transportar moco por falta de movilidad de los cilios del epitelio) Membrana plasmática y mecanismos de transporte a través de la membrana La membrana plasmática separa y comunica los espacios intra y extracelular. Está compuesta por fosfolípidos, proteínas, hidratos de carbono, y regula el pasaje de sustancias (consumo y eliminación). Para esto tiene una característica llamada permeabilidad selectiva que le permite hacer entrar o salir dependiendo las sustancias y la necesidad de la célula A fin de cumplir con esta función general debe entenderse la composición química que posee y las diversas funciones por medio de las cuales cumple con el mantenimiento de la homeostasis. Tiene un espesor de entre 6-10 nanómetros. Se visualiza al microscopio electrónico (no óptico) Funciones: ● Separa el compartimiento intracelular del extracelular ● Regula el intercambio de iones y moléculas ● Permite la comunicación de células entre sí. ● Colesterol: Amortigua la fluidez de la membrana y la permeabilidad a moléculas pequeñas (lo cual vuelve más rígida la MP) ● Fluidez: si no fuera fluida no habría movimientos lipídicos ● Asimetría: ○ Los lípidos de membrana son sintetizados a partir del retículo endoplasmático liso (REL) Movimiento de los fosfolípidos ● Flexión ● Rotación ● Flip - flop ● Difusión lateral La fluidez de las bicapas lipídicas depende de su composición lipídica, de la T° y del colesterol Elementos que alteran la fluidez ● ↓T°: Pasa de estado líquido → Gel ● Composición: ○ Cadenas hidrocarbonadas: ■ ↓ Longitud de las colas → ↓ Tendencia a interaccionar entre sí (+ fluida) ■ Dobles enlaces (C=C, insaturados) en cis → pliegues en la cadena que dificultan el empaquetamiento (+ fluidez) ■ Enlace simple (C-C, saturados) → + compactación (- fluidez) ● Colesterol ○ Mantiene la fluidez pero no la aumenta ○ Impedir la transición de fase (de líquido a gel) ○ Presente en la mayoría de las membranas biológicas ○ Intercalado entre los fosfolípidos ○ Ausente en procariotas ○ Presenta: ■ 1 Cabeza polar ● OH del C3 ● Orientado hacia la superficie acuosa ■ 4 carbociclos condensados (o fundidos) ● Hfóbicos ● Confinados en el interior de la bicapa ● Interactúan con la porción inicial de las cadenas de los AG ○ Las inmovilizan parcialmente. ○ Efectos en la fluidez ■ ↑ La impermeabilidad de la bicapa ■ ↓ La permeabilidad a moléculas solubles pequeñas ■ Inhibe las posibles transiciones de fase ■ MANTIENE SU FLUIDEZ PERO NO LA AUMENTA ■ En relación a la T° ● A 37° ↓ la fluidez ● A menores temperaturas previene la gelificación (que podría generar tanta rigidez que previniría que cualquier sustancia pase por la membrana) Hidratos de carbono ● Constituyen del 2 al 10% del peso seco de la MP ● Se encuentran combinados con lípidos (glucolípidos) o proteínas (glicoproteínas) ● Se ubican en la cara externa (espacio extracelular) de la MP ● En general son oligosacáridos ● Participan en el reconocimiento celular ● Forman una cubierta que protege la delicada superficie de la célula e integran el glucocalix que la rodea Glucolípidos - Lípidos que contienen oligosacáridos - Se encuentran únicamente en la mitad exterior de la bicapa - Suelen constituir del 2 al 10%de las moléculas lipídicas de la monocapa exterior. Proteínas: ● Constituyen el 60% del peso seco de la MP ● Pueden ser glicoproteínas o lipoproteínas ● Según si atraviesan la bicapa fosfolipídica o no, son integrales o periféricas respectivamente ● Participan en ○ Organización estructural de la MP ○ Permeabilidad (proteínas canales, bombas sodio potasio, de protones) ○ Receptores ○ Traductores de señal ○ Antígenos ● Estructuras que participan en la permeabilidad de la membrana ○ Canales iónicos: Entrada selectiva de iones ○ Transportadores ● Función enzimática ● Actúan como receptores ○ Poseen actividad de tipo quinasa ○ Actúan de diferentes formas Clasificación de proteínas 1. Proteína integral monopaso: Atraviesa una vez la MP 2. Proteína integral multipaso: Atraviesa + de 1 vez la MP 3. Proteína periférica en cara citosólica 4. Proteína periférica asociada a en cara no citosólica unida a lípidos 5. Proteína periférica en cara citosólica asociada a proteína integral citosólica 6. Proteína periférica en cara citosólica asociada a proteína integral extracelular Proteínas integrales ● Ubicadas en el espesor de la bicapa lipídica ● 70% del total ● Ancladas a la bicapa ○ Se unen en forma covalente ● Se extraen con: ○ Solventes especiales ○ Detergentes ● Composición química ○ Aminoácidos hidrofílicos externos ○ Aminoácidos hidrofóbicos internos ● Se dividen en ○ Monopaso: atraviesan 1 sola vez la MP ○ Multipaso: atraviesan + de 1 vez la MP ● Según su función: ○ Estructurales: función mecánica (anclaje del citoesqueleto u otras proteínas) ○ Transportadores o carriers ○ Canales iónicos ○ Proteínas con función enzimática (bombas) ○ Receptores ○ Proteínas transductoras ○ Proteínas con propiedad antigénica Transporte Pasivo: a favor del gradiente de concentración Difusión simple. Moléculas hidrofóbicas no polares, pequeñas polares sin carga ● Moléculas relativamente pequeñas y liposolubles ○ Hormonas esteroideas ○ Benceno ○ Medicamento liposoluble ○ AG ● Moléculas hidrofílicas de pequeño tamaño y sin carga neta ○ Metanol ○ Etanol ○ Glicerol ○ Urea ● Gases ○ CO2 ○ N2 ○ O2 ○ H2O Difusión facilitada; necesita de la intervención de proteínas transportadoras o canales. Ambos son proteínas integrales de membrana formadas por varias subunidades ● Permeasas: Cambio en la conformación de la proteína permitiendo que ingrese la sustancia. NO PERMITEN EL PASAJE DE IONES SOLOS. ○ Son saturables ○ Son muy específicas ○ 3 TIPOS ■ Monotransporte ■ Cotransporte o simporte: Dos sustancias diferentes utilizan el mismo canal en el mismo sentido ■ Contratransprte o antiporte: Dos sustancias diferentes utilizan el mismo canal en sentido opuesto ● Canales iónicos: forman como un cilindro donde atraviesan la membrana plasmática permitiendo el paso del ión ○ Poros o conductos ○ Los iones pasan segùn el gradiente electroquìmico ○ Solo pasa un ión ○ Son saturables (nunca en condiciones fisiológicas) ○ Son regulables Acuaporinas: proteína de membrana capaz de transportar moléculas de agua ● Transporta el agua a través de los compartimientos celulares ● No permiten el paso de iones ● Son regulables ● Más de 13 tipos Transporte Activo: en contra del gradiente de concentración ● Transporte de iones o moléculas en contra del gradiente electroquìmico ● Existen 2 tipos ○ Primario: mediado por ATPasas ■ Bomba de Na+; K+ ATPasa: Sacar 3 Na del compartimento intracelular al extracelular mientras mete 2 potasios ● Actúa como un cotransporte o antiporte ● Bombea Na+ en forma activa hacia el exterior ● Bombea K+ hacia el interior en forma activa ● Consume ⅓ del ATP ● Es electrogénica ● Funciones ○ Remueve el calcio del citosol en fibras musculares ○ Regula el volumen extracelular ○ Introduce azúcares y aa ■ Bomba de calcio ● Presente en MP ○ Remueven el calcio del citosol hacia el exterior ■ La concentración baja a 0,0000001 ● En las membranas del retículo sarcoplasmàtico (endoplasmático liso) ○ Bombea calcio hacia el interior del retículo sarcoplasmàico ■ Bombas de protones: se extraen del citosol al lisosoma ● Asociadas a: ○ MP ○ Lisosomas: Tienen hidrolasas ácidas (funcionan en medio ácido) ○ Endosomas ● Lleva el pH a valores inferiores a 5 (acidificación) ○ Secundario: mediado por proteínas cotransportadoras ■ Se utiliza el gradiente de una sustancia cotransportada para introducirse en el interior de la célula ■ Ejemplo: cotransporte sodio-glucosa; sodio-aa En el medio extracelular tenemos una mayor concentraciòn de sodio, lo que aprovecha la glucosa para ingresar a travès de una permeasa. En la regiòn basal tenemos la bomba sodio potasio atpasa. Ahí sacamos el sodio afuera para mantener en el medio intracelular baja concentración de Na+ que ingresa por la zona apical, Para que el sodio siga pasando, lo que permite seguir pasando la glucosa, que se aprovecha del pasaje del sodio para pasar conjuntamente. Luego por una permeasa específica, la glucosa sale a la sangre, y por otro lado lo mismo el Na+. Características de los mecanismos de transporte que utilizan proteínas ● Especificidad ● Saturación ● Competencia: otras sustancias pueden aprovechar el mismo canal para pasar Transporte en masa: activo ● Endocitosis: Del extracelular al intracelular. La membrana plasmàtica envuelve partículas que están en el espacio extracelular y las introduce en el citoplasma dentro de una vesícula ○ Pinocitosis: Ingresan sustancias disueltas y las vesículas son en general pequeñas. En general son células sanguíneas que engloban componentes del medio acuoso ○ Fagocitosis: Se engloban partículas mayores en suspensión incluyendo otras células o partes de ellas. Hay proteínas integrales que actúan como receptores y desencadenan el proceso. Las vesículas de mayor tamaño y se las llama fagosomas; ejemplo, cuando un linfocito ingiere una bacteria. El receptor reconoce la bacteria, lo que hace que el linfocito englobe la bacteria, formando un fagosoma. Este se une con el lisosoma, formando un fagolisosoma, donde se degrada a la bacteria, hasta la exocitosis. ○ Endocitosis mediada por receptor: Receptores especializados de membrana reciben ciertas moléculas que los estimulan. En general estas son macromoléculas o complejos macromoleculares; por ejemplo la absorción de LDL, una de las formas en que se transporta el colesterol en la sangre. ● Exocitosis: Del intracelular al extracelular. Es el proceso de exclusión de material intracelular contenido en vesículas. La vesícula combina su membrana con la MP exterior para liberar su contenido. ● Interviene la MP en toda su estructura ● Hay gasto de energía ● No es verdadero transporte ya que las sustancias son englobadas de la MP ya que las sustancias por ella para pasar de un lado a otro ● No importa el gradiente de concentración Carioteca ● Encierra el ADN ● Define el compartimiento nuclear ● Formada por 2 membranas en forma concéntrica ○ Interna: en contacto con los componentes del núcleo ■ Contiene proteínas que se unen a los filamentos de la lámina nuclear (Conjunto de filamentos intermedios) ○ Membrana nuclear externa: Mira al citosol ■ Similar a la membrana del retículo endoplasmático ■ Su pared se encuentra revestida por ribosomas que sintetizan proteínas ■ Tiene un complejo poronuclear ● Se continúa con el retículo endoplasmático ● Entre ambas membranas hay espacio perinuclear Tráfico entre el citosol y el núcleo ● Núcleo → Citosol ○ ARN ■ Mensajero ■ Ribosomal ■ Transferencia ■ Etc ● Citosol → Núcleo ○ Histonas: Producen el empaquetamiento del cromosoma ○ Factores de transcripción ○ ADN polimerasa ○ ARN polimerasa. Complejo poro nuclear ● 3000-4000 poros por núcleo ● Forma de disco ● Forma 1 canal por donde ingresan las sustancias ● Región central → 1 canal cilíndrico de diámetro variable ○ 9 nm ○ 25 nm ● La pared del canal → 8 columnas proteicas que atraviesan la envoltura nuclear ○ Unidas a proteínas de anclaje transmembranosas ● Presentan 2 anillos ○ Externo ○ Interno ● Proyectan filamentos proteicos: funcionan como guía para las sustancias que quieran ingresar/salir ● Diafragma → Filamentos proteicos + anillos proteicos + elementos no determinados ○ Se abre y cierra (varía de 9 nm a 25 nm) ● Permite el paso de: ○ Moléculas hidrosolubles de tamaño variable ■ Grandes elementos → por transporte activo ■ Iones y pequeñas moléculas → en forma pasiva Proteínas que ingresan al núcleo ● Se sintetizan en ribosomas libres ● Ingresan por transporte activo ● Presentan SLN (Señales de Localización Nuclear) ○ Señales de localización nuclear ○ Secuencia corta de aa (de 4-8 aa) con carga (+): lisina y arginina ○ Debe ser reconocida por una proteína de transporte: ● En su ingreso al núcleo participan las importinas ○ Proteínas citosólicas ○ Subunidad alfa: reconoce el péptido señal ○ Subunidad beta: ■ Unida a la subunidad alfa ■ Dilata el poro ■ La GTPasa RAN toma la energía del GTP para dilatar el poro Carioteca durante la mitosis: Durante las primeras fases ● Se despolimeriza ○ Por fosforilación de los filamentos intermedios de carioteca ● Los poros de desorganizan ● Se fragmenta formando varias vesículas En la última fase ● Se reorganiza la lámina nuclear ● Las láminas nucleares se desfosforilan ● Los poros nucleares se reorganizan ● La envoltura nuclear reaparece ○ Por fusión de las vesículas de membrana Retículo endoplasmático ● Presente en células eucariotas ● Su membrana representa más de la mitad de la membrana ● Red de estructuras tubulares y saculares aplanadas ● Sus elementos se encuentran interconectados entre sí por vesículas ● Entre ambas membranas existe una luz → espacio ● Participa en la síntesis de: ○ Proteínas ■ Transmembrana ■ Lisosomales ■ Exportación ○ Lípidos ● División: ○ RE Liso ■ Carece de ribosomas asociados ○ RE Rugoso ■ Asociado a ribosomas Rugoso ● Sintetiza ○ Proteínas transmembrana ○ Proteínas solubles en agua ■ Translocadas a través de la membrana del RER y liberadas en la luz del mismo ● Proteínas de exportación ● Proteínas lisosomales ● Glicosilación de proteínas ○ Genera moléculas hidrosolubles ● Movilización de glucosa ○ Hígado ○ Glucosa-6-P + H2O → Glucosa + Pi ● Almacenamiento y liberación de Ca (Presenta bomba de Ca) ○ Músculo ○ Tejido nervioso Aparato de Golgi ● Formado por una bicapa fosfolipídica con proteínas asociadas ● Formado por cisternas limitadas por membrana de forma aplanada ● Conforman la unidad estructural básica denominada dictiosoma ● Participan en: ○ Síntesis de glúcidos ○ Clasificación y distribución de los productos del RER ○ El destino de proteínas y/o lípidos ■ Los oligosacáridos adquiridos en el aparto de Golgi determinan en ocasiones su destino final ○ Glicosilación Dictiosoma ● Número variable ○ 2-3 ○ 50 LOS HEPATOCITOS ● Carecen de ribosomas ● Formado por ○ Cisternas aplanadas ○ Vesículas ○ Vacuolas de contenido amorfo o granular ● Cisternas ○ Pilas paralelas ○ Tiene forma cóncavo-convexa ○ Caras: ■ Cóncava o cis: en cercanías de la envoltura nuclear ■ Convexa o trans (de maduración): Cercana a la MP ● Funciones: ○ Glicosilación de proteínas ○ Glicosilación de lípidos ■ Gangliósidos ■ Glucoesfingolípidos ● Glicosiltransferasas Lisosomas ● Contienen enzimas hidrolíticas ○ Proteasas ○ Nucleasas ○ Glicosidasas ○ Lipasas ○ Fosfolipasas ○ Etc. ● Digieren alimentos y otros materiales incorporados por endocitosis ● Digieren parte de la célula a través de la autofagia ● Digieren material extracelular a través de enzimas que liberan al medio circundante Morfología ● Miden: 0.1 a 1.5 micrómetros ● Revestidos por una bicapa fosfolipídica ○ Posee una cubierta interna con oligosacáridos resistentes a las enzimas que contiene. ○ Le otorga estabilidad al lisosoma ● Puede presentar proteínas de transporte que permiten la salida de: ○ Aminoácidos ○ Azúcares ○ Nucleótidos Actividad ● Las enzimas muestran actividad a un pH ácido (5). Para llegar a este pH se utilizan bombas de protones ● A valores neutros de pH (cercanos a 7.2) son INACTIVOS Clasificación ● 4 tipos ○ Lisosomas primarios: recién sintetizados cuyas enzimas no están completamente activados; es un lisosoma inmaduro ○ Lisosoma secundario ■ Heterofagosoma o fagolisoma ■ Cuerpos residuales: restos de MP y vacuolas ■ Vacuola autofágica: Organelas envejecidas que ya no cumplen con su función y que son degradadas Función ● Digestión celular ● Osteoclasto ● Glóbulos blancos ● Reacción acrosómica Endocitosis ● Fagocitosis: Se incorpora material para ser destruido en los lisosomas ● Desarrollado principalmente en ○ Leucocitos neutrófilos ○ Células de origen monocítico ● Ingieren: ○ Elementos microbiológicos ○ Polvo atmosférico ○ Partículas pequeñas de naturaleza coloidal ● Implica siempre un gasto energético ● Explosión metabólica: ○ Aumento del consumo de O2 ○ Aumento de la captación de glucosa ○ Generación de ■ Anión superóxido ■ Peróxido ■ Derivados halogenados ● Pinocitosis: Incorporar al interior de la célula, partículas hidrosolubles muy pequeñas. ○ Invaginación de la membrana plasmática formando vesículas de 50-100 nanómetros con membrana de clatrina. Endosomas Incorporan a la membrana plasmática material, pero a diferencia de los lisosomas, su medio es menos ácido ● Endosomas tempranos: se encuentran más próximos a la MP ● Tardíos: Se encuentran más cerca del núcleo Señalización intracelular Las células que forman tejidos especializados funcionan de una forma armónica y coordinada por medio de diversos mecanismos regulados. Muchos de estos dependen de la comunicación celular. Ésta se produce mediante la emisión de señales químicas que generan respuestas de otras células; las que pueden ser muy variadas, desde transformaciones morfológicas, cambios en el ADN y hasta muerte de la célula. Señalización autócrina: Una célula se automanda una señal. Se libera un ligando que se une a un receptor en la misma célula. Una señal puede tener tanto efecto autócrino como parácrino Señalización endócrina: Una célula manda una señal a una célula distante por medio de la sangre. Se utiliza el sistema circulatorio para recorrer largas distancias. Las señales se denominan HORMONAS Señalización sináptica: ● De tipo parácrina en neurones ● Depende de señales muy específicas: neurotransmisores (Mediadores sinápticos) ● Ocurre en las neuronas. ● Pueden atravesar grandes distancias hasta alcanzar su célula blanco ● Dos tipos ○ Química: Uniones no intimas. Depende de neurotransmisores; que se unen a los receptores específicos de la célula postsináptica. La mayoría de la sinapsis que ocurre en los vertebrados ○ Eléctrica: Uniones estrechas, que hace que fluyan señales por corrientes eléctricas que alteran el potencial eléctrico de las membranas abriendo canales iónicos sensibles a la variación de voltaje Receptores y la transducción de la señal: Para modificar el comportamiento biológico, las moléculas señalizadas tienen que influir de algún modo en los receptores (proteínas localizadas en la MP o citosol). La unión es específica, reversible y es altamente afín; esta unión se produce mediante uniones químicas débiles que permiten revertir el complejo. El complejo ligando receptor va a transmitir el mensaje al interior de la célula, de esta forma la interacción de los receptores con la célula va a marcar un camino que lleva a la interpretación de la señal y a la respuesta de la célula. Ligandos, ¿cómo ingresan? Estas moléculas son péptidos, como la insulina o moléculas pequeñas pero con carga Hidrofóbicos Hidrofílicos La señal pasa por la membrana La señal no atraviesa la membrana Receptor intracelular Receptor de membrana Ej: Vitamina D, Hormonas, Esteroides, Hormona Tiroxina, etc Ej: Hormonas proteicas, glucoproteicas y peptídicas, factores de crecimiento y neurotransmisores Las señales moleculares hfóbicas difunden a través de la membrana. Por ejemplo el NO. Algunos gases pueden atravesar directamente la MP y actúan sobre enzimas intracelulares. El NO es producido por las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneas, atraviesa los músculos y estimula guanilato ciclasa, que produce GMP cíclico a partir de GTP (Nucleótido importante para obtener energía), lo que genera la relajación de las fibras musculares dilatando los vasos sanguíneos aumentando el flujo de la sangre. Otro receptor intracelular es el de las hormonas esteroideas Receptores de membrana ● Canales iónicos regulados por neurotransmisores ● Enzimas o relacionados con ellas ● Relacionados con proteínas G Vía de la adenilato ciclasa: Responsable de la respuesta celular en la acción de diversas hormonas Vía de la fosfolipasa C Gq activa a la PLC que genera IP3 y DAG a partir del fosfolípido de membrana (PIP2). El IP3 provoca la liberación Ca2+ intracelular de sus reservorios como por ejemplo el REL. Mientras que el DAG activa a la proteinquinasa C (PKC) 1° Mensajero Señal hidrofílica Señal hidrofílica Receptor En la membrana En la membrana Transductor Gs Gq Enzima Adenilato ciclasa (AC) Fosfolipasa C (PLC) 2° Mensajero ATP → AMPc PIP2 → IP3 +DAG ↓ Ca PK PKA PKC Cascada de kinasas: Tiene como objetivo ampliar la señal. Las vías anteriores son una cascada de reacciones de fosforilaciones y desfosforilaciones, en una cadena de activación y desactivación recíproca. Esto multiplica la señal Respuesta a la adrenalina: Angina de Pecho: Se trata con NO para dilatar los vasos Cólera ● Bacteriana transmitida por el agua, provoca diarrea y deshidratación ● El bacilo activa irreversiblemente a la subunidad alfa, haciendo que produzca constantemente, deshidratando Respiración celular - Fermentación Los seres vivos necesitan energía para vivir. Esta se obtiene del alimento, a través de un proceso exergónico y catabólico llamado Respiración celular Metabolismo ● Catabolismo ● Anabolismo ● 3 etapas Ambas son vías metabólicas para extraer energía de los alimentos ● La respiración celular aeróbica consiste en la oxidación completa de una molécula de alimento a CO2 y H2O utilizando O2 como último aceptor de electrones y produciendo una gran cantidad de energía (ATP) ● La fermentación consiste en la oxidación incompleta o parcial del alimento sin utilizar O2 y con menor rendimiento energético Definimos alimento a los compuestos orgánicos que una vez ingresados a la célula pueden ser utilizados por ella para obtener energía y la materia prima que necesita para fabricar sus componentes y los que también secreta al exterior. Ej: Proteínas, lípidos, polisacáridos y ac. nucléicos. ■ Fermentación ○ Aeróbica ■ Glucólisis ■ Ciclo de Krebs ■ Cadena respiratoria ■ Fosforilación oxidativa ● Existen organismos aeróbicos y anaeróbicos ● ≠ Ventilación: movimiento de gases por la vía aérea. Glucólisis Proceso por el cual la glucosa (C₆H₁₂O₆), después de entrar en la célula, va a terminar rompiéndose y formando 2 moléculas más chicas (Piruvato) + 2 ATP + 2 NADH. Ruta del Gliceraldehído-3-fosfato Descarboxilación del Piruvato en la Mitocondria Ciclo de Krebs GTP: Equivalente energético de ATP ● 1 Acetil CoA ○ 3 NADH + H ○ 1 FADH2 ○ 1 GTP ○ 2 CO2 A partir de este ciclo empieza la respiración celular. Cadena respiratoria ● Todos los NADH+H y FADH2 son reoxidados en la cadena respiratoria (Complejo 1 y 2 respectivamente) ○ Los e- de los NADH+H y FADH2 pasan de un complejo al siguiente ○ El O2 es el aceptor final de e- ● Generar un gradiente de protones en el espacio intermembrana: Complejos 1, 3 y 4. Si no hay equilibrio, los protones van a querer equiparar las concentraciones; y también, existe un desequilibrio eléctrico debido a la concentración de electrones dentro de la matriz mitocondrial y la concentración de protones en el espacio intermembrana (+ y - se atraen) ● Si no tenemos el O2 en el complejo 4, todos los procesos anteriores son imposibles, impidiendo la reoxidación de las coenzimas, que se van a mantener en estado reducido, lo que frena el ciclo de Krebs (que los necesita oxidados para reducirlos). Fosforilación oxidativa ● Teoría quimiosmótica de Mitchell ○ La energía liberada en los complejos I, III, y IV, de la CR se usa para bombear H+ desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana (se genera un gradiente electroquímico) ○ Los H+ reingresan a la matriz a través de un canal de H+ (F0). Se consume el gradiente electroquímico (Complejo 5) ○ Se activa la ATP SINTETASA (F1) y se sintetiza ATP ○ Se obtienen entre 36 y 38 ATP, además de las coenzimas oxidadas que permite que siga el ciclo de krebs Balance energético Glucólisis: ● 2 ATP