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BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR
Dr. JAIME CHAMOCHUMBI, M.A
Los organismos tienen un único PLAN MAESTRO de organización y su análisis constituye el CAMPO Y
OBJETO DE ESTUDIO de la Biología CelularMolecular: el
átomo, la molécula y la estructura como punto de partida para explicar las
distintas funciones celulares.
SIGLO:
XIII ANTEOJOS EN AMÉRICAXVI MICROSC. COMPUESTOXVII HOOKE: “celdillas” (1665)
LEEUWENHOECK, 1673XIX SCHLEIDEN, 1838 (BOTÁNICO)XIX SCHWANN, 1839 (ZOOÓLOGO)
LA CÉLULA ES LA UNIDAD ESTRUCTURAL DE LA VIDA
LA CÉLULA ES LA UNIDAD FISIOLÓGICA DE LA VIDA
LA CÉLULA ES LA UNIDAD REPRODUCTIVA Y GENÉTICA DE TODO
SER VIVO
PROPIEDADES DE LAS CÉLULAS:• Muestran complejidad y
organización elevadas• Poseen un programa genético y
recursos para aplicarlos• Tienen capacidad para reproducirse a sí mismas
• Procesan (captan y consumen) energía
• Efectuan variadas reacciones químicas
• Responden a estímulos• Se autorregulan
De un huevo fertilizado, en sus primeros períodos de segmentación, se pueden obtener células totipotentes; Cuando la segmentación
avanza y ya se diferencian las blastómeras, del Maciso Celular Interno se pueden obtener células pluripotentes. De éstas es fácil obtener material
para un cultivo celular primario
Fragmentación celular Conjunto de métodos y técnicas para obtener fracciones puras o enriquecidas de un determinado componente celular: orgánulos
(mitocondrias, peroxisomas, etc.) una fracción de membrana (membrana
plasmática, carioteca), complejos multiproteicos (citoesqueleto de
actina, microtúbulos, poros nucleares, etc.), para estudios bioquímicos y fisiológicos fuera de las células
SOLUCIÓN SUSPENSORA: Solución amortiguadora o
tampón, SSF, Solución azucarada isotónica, para mantener la integridad de
organelos y enzimas durante el fraccionamiento
HOMOGENIZACIÓN. Rompe enlaces y libera contenido
celular sin dañar el medio en suspensión
CENTRIFUGACIÓN DIFERENCIAL
La centrifugación diferencial se basa en la existencia de
diferentes partículas en la suspensión que difieren en su densidad de la del medio. Si se
centrifuga en condiciones suaves sedimentarán las
partículas mayores y/o más densas. Cuando el sobrenadante de la primera centrifugación es
centrifugado con mayor velocidad y tiempo sedimentan
de nuevo las partículas más densas presentes y así
sucesivamente
Muchos factores inducen a la muerte celular en medios de cultivo: la disminución de nutrientes, la
acumulación de toxinas; las variaciones de pH, alta o baja disolución de
oxígeno; cambios en la temperatura, fuerzas hidrodinámicas, etc.
QUÍMICA DE LA MATERIA VIVALa química de los organismos vivientes es muy
compleja. Los seres vivos se rigen por las leyes de la
química y la física. La química de los seres vivos, es la bioquímica.Las fuerzas que permiten la interacción de los
átomos en las moléculas se conocen como enlace químico: la fuerza de unión que existe entre dos
átomos, cualquiera que sea su naturaleza, debido a la transferencia total o parcial de electrones
para adquirir ambos su octeto electrónico
Enlace covalente es aquel en que 2 átomos comparten dos electrones. Es muy fuerte y
se rompe con dificultad. Existen varias clases de enlaces covalentes: Enlace simple
(H2), doble (CO2), triple (N3), covalente coordinado (NH4
+).Enlace Iónico.- Donde la diferencia de
electronegatividades es muy grande y el átomo más electropositivo cede los electrones al más electronegativo.
*Se rompe con facilidad obteniéndose los iones que lo forman, generalmente basta
disolver la sustancia.
EL AGUASu estructura molecular es un dipolo: su constante dieléctrica es muy alta, más que cualquier otro líquido, lo que le confiere gran poder disolvente aún en
cantidades muy pequeñas, lo que hace que no sea nunca
químicamente pura, lleva siempre diversas sustancias, como gases,
sales o grasas, disueltas. Esta molécula es débilmente
ionizable, y su pH aproximado es 6.
El agua desempeña también un papel importante en la descomposición
metabólica de moléculas tan esenciales como las
proteínas y los carbohidratos. Este
proceso, llamado hidrólisis, se
produce continuamente en las células vivas.
Funciones biológicas del agua1. Soporte o medio donde ocurren
las reacciones metabólicas 2. Amortiguador térmico
3. Transporte de sustancias 4. Lubricante, amortiguadora del
roce entre órganos 5. Favorece la circulación y
turgencia 6. Da flexibilidad y elasticidad a los
tejidos 7. Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo,
aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio.
Macromoléculas (Biomoléculas) Cuando se unen dos
monómeros en un enlace y se desprende una molécula de agua, se
habla de una reacción de condensación.
Si la reacción ocurre al contrario, esto es, que se rompe el enlace con la adición de una molécula de agua
y se regeneran los monómeros originales se habla de reacciones
de hidrólisis. Los organismos vivos combinan
reacciones de hidrolisis (digestión) y condensación (síntesis) para la
construcción de sus macromoléculas.
Los tipos principales de biomoléculas son: las proteínas,
formadas por cadenas lineales de aminoácidos; los ácidos nucleicos, formados por bases nucleotídicas,
los polisacáridos, formados por subunidades de azúcares (monosacáridos u osas) y
los lípidos formados por glicerol, ácidos grasos o colesterol. Los
aminoácidos están unidos por enlaces peptídicos, las osas de
los polisacáridos por enlaces glucosídicos y los lípidos y ácidos
nucleicos por enlaces éster.
GLÚCIDOS O CARBOHIDRATOSLos glúcidos, carbohidratos, «hidratos
de carbono» o sacáridos, son moléculas orgánicas compuestas por C, H y O. Se encuentran exclusivamente en alimentos de origen vegetal (legumbres, harinas, verduras y frutas) y también en algunos tejidos animales, como LACTOSA y GLUCÓGENO (en el hígado).
Sirven como fuente de energía para todas las actividades celulares vitales. Aportan entre 4 y 4,5 kcal/gramo y son considerados macro nutrientes energéticos al igual que las grasas.
Son la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía.
Clasificación•Monosacáridos u Osas
Son azúcares que no se hidrolizan, o que per hidrólisis no generan otros azúcares más
simples.
•Polisacáridos u ÓsidosAzúcares complejos; todos
ellos hidrolizables
Monosacáridos: • Se clasifican :
oSegún su estructura química en aldosas y cetosasoSegún el número de carbonos en: triosas (3C),
tetrosas (4C), pentosas (5C), hexosas (6C), etc.
Glucosa: Es un glúcido que se encuentra libre en la uva. Polimerizada da lugar a polisacáridos, constituyendo la celulosa y el almidón en los vegetales y el glucógeno en los animales. Es el azúcar más importante desde el punto de vista energético.
D – GLUCOSA L - GLUCOSA
D– GLUCOSA
beta - glucosídico alfa - glucosídico
LÍPIDOS
Conjunto heterogéneo de biomoléculas cuya característica distintiva aunque no exclusiva es la insolubilidad en agua, y solubilidad en disolventes orgánicos (benceno, cloroformo,
éter)
Son ternarios: C, H y O.Pueden encontrarse unidos covalentemente con otras
biomoléculas como en el caso de los glicolípidos (membranas biológicas).
También son numerosas las asociaciones no covalentes de los lípidos con otras biomoléculas, como en el caso de las
lipoproteínas y de las estructuras de membrana.1 g de estas moléculas genera más de 9 kcal.
Hidrofobicidad.
La baja solubilidad se debe a que su estructura química es fundamentalmente hidrocarbonada (alifática, alicíclica o
aromática), con gran cantidad de enlaces C-H y C-C. La naturaleza de estos
enlaces es 100% covalente y su momento dipolar es mínimo.
El agua, al ser una molécula muy polar, con gran facilidad para formar puentes
de hidrógeno, no es capaz de interaccionar con estas moléculas
Ecuación general de hidrólisis ácida de un triglicérido
Ecuación general de la saponificación de un triglicérido