Biologia Molecular Flashcards
Bioelements primaris
C, H, O, N (proteïnes, àcids nucleics), S (proteïnes), P (àcids nucleics) = CHONSP
Bioelements secundaris
indispensables però menys abundància Na, K, Mg, Cl…
Oligoelements
molt poca abundància <0.1% Fe
Conjunt bioelements
Biomolècula
C base estructura
esquelet central, 4 valències –> 4 enllaços covalents=forts, estabilitat, no limita la reactivitat
Biomolècules orgàniques / principis immediats de vida
proteïnes, glúcids, lípids, àcids nucleics
Biomolècules inorgàniques
aigua i sals minerals
Vitalisme
“tota forma de vida prové d’una altra forma de vida” = “tota molècula orgànica prové d’una altra orgànica”
Refutació vitalisme
creació de urea amb matèria inorgànica (ammoni+CO2)
Hidrocarburs
lineals o alifàtiques, cadenes cícliques
Cadenes alifàtiques
enllaços simples: metà, età, propà, butà, pentà…, dobles: metè, etè… X- nº carboni on hi ha el doble enllaç, triple: metí, etí…
Cadena ramificada
H substituit per una cadena ramificada – prefix “il”: metil (-CH3), etil, propil…
Grups funcionals
hidroxil, aldehid, cetònic, carboxil, amino
Alcohol o hidroxil
-OH: etanol/alcohol etílic, propantriol/glicerina (3 OH)
Aldehid
acaba amb -CHO = -C-H–O: propanal
Cetònic
-CO- = -C–O-: propanona/acetona
Àcid o Carboxil
acaba amb -COOH = -C–O-OH: etanoic/àcid acètic
Amino
-NH2: etilamina
Carac. glúcids
carbohidrats, grup hidroxil
Carac. lípids
grup carboxil
Carac. proteïnes
grup amino, carboxil i sulfhidril
Metabolisme
conjunt de reaccions químiques que trobem en un organisme
Catabolisme
Nutrients: carbohidrats, grasses, proteïnes + Residus Energia = Residus: CO2, H2O, NH3, Energia: ATP, NADH, NADPH…
Anabolisme
Molècules: aminoàcids, sucres, àcids grassos, bases nitrogenades + Energia = Macromolècules: proteïnes, polisacàrids, lípids, àcids nucleics, Residus Energia: ADP+HPO4, NAD, NADP…
Condensació (anabolisme)
monòmer+monòmer = polímer+H2O
Hidròlisi (catabolisme)
polímer+H2O = monòmer+monòmer
Processos anabolisme
síntesi de proteïnes als ribosomes, síntesi ADN, fotosíntesi, síntesi de carbohidrats
Processos catabolisme
digestió, respiració cel·lular
Ponts d’H
força intermolecular entre un H+ i un X- (de mol. polars)
Prop. cohesives H2O
unió de mol. d’H2O pels ponts d’H creant la tensió superficial
Prop. adhesives H2O
unió de mol. d’H2O amb altres mol. fent que l’aigua s’hi adhereixi
Prop. tèrmiques H2O
alta capacitat de calor específica: molta energia per pujar la temperatura donats els ponts d’H que ajunten les mol., alt calor latent de vaporització: quantitat de calor per canviar de líquid a gas, alta ja que s’han de trencar els ponts d’H, alt punt de fusió: temperatura max en estat líquid
Prop. solvents H2O
dissols substàncies polars formant ponts d’H
Hidrofílic vs Hidrofòbic
atracció i adhesió amb l’aigua (polars o ions) vs repulsió i no solubilitat (apolars/no-polars) ex: glucosa, sodi, cel·lulosa vs lípids, olis
H2O vs CH4
H2O - ponts d’H, enllaços covalents –> altes prop. tèrmiques, rang de temperatures en què és líquida + gran
Refrigeració per suor
H2O + temperatura - trencar ponts d’H - canviar d’estat, evaporar-se – retira calor
Transport de mol. en la sang
NaCl, aminoàcids, glucosa - solubles en H2O, O - apolar, transportat per l’hemoglobina, lípids i colesterol - apolar, transportats per lipoproteïnes complexes
Caplil·laritat
cohesió+adhesió de l’aigua
Aigua al cos
sistemes circulatoris (circulant)zona interstical dels teixits (interstical), l’interior de les cel. (intracel·lular)
Funcions de l’aigua al cos
dissolvent universal, implicada en les reaccions químiques, funció mecànica, termoreguladora, estructural (pressió aigua cel·lular interna, osmosi)
Proteïna de transport
albúmina, dispersa en aigua
H2O estat sòlid
-cohesió, +volum, - densitat, ponts d’H +estables
Dissolució
H2O+partícules<5nm
Dispersió col·loidal
no homogènia, H2O+5nm
Sals minerals als éssers vius
precipidades (dents), associades a subst orgàniques (ferro a hemoglobina), dissoltes (canals Na K)
Funcions sals minerals
estructural, cel·lulars específiques (el Ca en la contracció), tampons de pH, regulació de l’osmosi
Dissolucions tampó
subs com H2PO4 (fosfat) o HCO3 (bicarbonat) que regulen el pH ja que lliberen H+
Ex regulació ph ansietat
atac ansietat - respirar en una bossa - augmentar CO2 - s’ajunta amb dissolució tampó - llibera H+. H2+CO2 = HCO3+H+
Glúcids
(CH2O)n, grups hidroxils, carbonils: aldehids - aldoses (polihidroxialdehids)/cetona - cetoses (polihidroxicetones)
Monosacàrids
1 carbonil
Oligosacàrids
2-10 repeticions dels monosacàrids, 2-10 carbonils
Polisacàrids
+10 repeticions dels monosacàrids, +10 carbonils
Òsids
holòsids (repeticions de monosacàrids), heteròsids (monosacàrids+altres substàncies)
Bioelements plàstics
elements que constitueixen el 99% del pes de la matèria viva
Grup fosfat
-PO3-PO3-PO3, quan es trenca l’enllaç s’allibera energia (ex: ATP)
Grup sulfhidril
acaba amb -SH
Cadenes cícliques
cadenes d’hidrocarburs tancades, pròpies dels compostos aromàtics
Ions antagònics
ions que provoquen reaccions contràries, alteracions de la permeabilitat, l’excitabilitat i la contractilitatde les cel.
Difusió
repartició homogènia de les partícules d’un fluid en un altre
Osmosi
pas del dissolvent entre dues solucions de concentració diferent, l’impuls s’anomena pressió osmòtica
Medi isotònic
= concentració que l’altre medi
Medi hipotònic
< concentració que l’altre medi - la cel. s’infla (turgència)
Medi hipertònic
> concentració que l’altre medi - la cel. s’arruga i la membrana es pot trencar (plasmòlisi)
Biomolecula + abundant
cel·lulosa
Formació cel·lulosa
glucoses unides per enllaços β-glicosídic
Digestió cel·lulosa
enzims digestius humans no trenquen l’enllaç però els herbívors tenen bacteris simbionts que ho digereixen amb l’enzim cel·lulasa
Funcions glúcids
combustible (glucosa: ADP+R=ATP-energia), reserva energia (midó, glicogen: glucosa polimeritzada), síntesi d’altres mol. (vitamines), àcids nucleics, estructures cel·lulars (cel·lulosa, quitina)
Hidròlisi ATP
llibera energia al trencar l’enllaç
Característiques monosacàrids
nombren -osa, solubles en aigua, polars, s’oxiden, les aldoses redueixen altres substàncies, formen enllaços O-glicosídic, es poden aminar (associar-se a -NH2), reaccionar amb àcids, incorporar grups fosfats (-H2PO4) i grups sulfats (-HSO4)
Reaccions de condensació
formació de l’enllaç O-glicosídic que llibera aigua
Funcions monosacàrids
energètica (glucosa, fructosa) – reaccions redox, estructural (ribosa, desoxiribosa)
Classificació monosacàrids segons nº C
trioses, tetroses, pentoses, hexoses, heptoses
Isòmers
molècules amb la mateixa composició però diferent disposició en l’espai – diferents propietats
Carboni asimètric
4 valències substituïdes per grups diferents, els monosacàrids tenen 1 min
Carboni de referència
carboni asimètric més allunyat del grup funcional
Forma D/L - isòmers espacials
al C de referència HO-C (forma L), al C de referència C-OH (forma D) – enantiòmers (mirall, imatge especular)
Formes que utilitzen els éssers vius
formes D SI, formes L NO
Fórmula de Fisher
representació mol. simplificant els C
Projecció de Haworth
representació de la ciclització dels monosacàrids
Disacàrids
2 monosacàrids units per enllaç O-glicosídic, unint els -OH (enllaç per un atm O) i es despren H2O (reacció de condensació), gasta ATP
Enllaç monocarbonílic
C carbonílic + C no carbonílic - queda lliure i llavors redueix el reactiu de Fehling
Enllaç dicarbonílic
C carbonílic + C carbonílic - no redueix el reactiu de Fehling
Pentoses
D-ribosa, D-2-desoxiribosa (aldoses), D-ribulosa (cetoses), cíclica - angles entre C – pentàgons semblant a la mol furan – furanoses: ribofuranosa i desoxiribofuranosa
Hexoses
glucosa (aldosa), fructosa (cetosa), cíclica - glucosa: hexàgons semblants a la mol piran – piranoses: glucopiranosa, cíclica - fructosa: pentàgons semblants a la mol furan – furanoses: fructofuranosa
Hidròlisi
Separació de disacàrids/polisacàrids en monosacàrids trencant els enllaços
Reactiu Fehling
prova per comprovar la reactivitat/capacitat d’oxidar d’un glúcid, si és vermell s’ha oxidat i si és blau no
Trioses
gliceraldehid, dihidroxiacetona
Tetroses
eritrosa, treosa (aldoses) i eritrulosa (cetoses)
Glucosa
energia per cel com neurones o glòbuls vermells, als fruits, citoplasma i medi intern d’animals, sang…, =dextrosa (és dextrogira)
Polímers formats per glucosa
reserva energètica: midó i glicogen, funció estructural: cel·lulosa
Carboni anomèric
1r carboni en la forma cíclica, asimètric
Anòmers α o β Glucosa
segons el radical -OH (hidroxil hemiacetàlic) del C anomèric, α si està al costat oposat que el grup funcional, β si estan al mateix costat – enllaç α/β hemiacetàlic
Anòmers α o β Fructosa
segons el radical -OH (hidroxil hemicetal) del 2n C, α si està al costat oposat que el grup funcional, β si estan al mateix costat – enllaç α/β hemicetal
Galactosa
igual que la glucosa però el -OH del 4rt C està cap amunt, es troba a la llet, glicoproteïnes, glicolípids de membranes cel., teixit nerviós
Enllaç α-glicosídic o β-glicosídic
α - 1r monosacàrid és α, β - 1r monosacàrid és β
Maltosa
2 α-D-glucopiranosa unides per enllaç α(1–>4), monocarbonílic, enzim maltasa - hidrolitza=separa en glucoses, s’obté per hidròlisi de midó/glicogen, es troba als cereals com l’ordi
Cel·lobiosa
2 β-D-glucopiranosa unides per enllaç β(1–>4), monocarbonílic, s’obté per hidròlisi de cel·lulosa
Lactosa
β-D-galactopiranosa + α-D-glucopiranosa unides per enllaç β(1–>4), monocarbonílic, es troba a la llet, enzim lactasa - hidrolitza=separa en galactosa i glucosa
Sacarosa
α-D-glucopiranosa + β-D-fructofuranosa unides per enllaç β(1–>2), dicarbonílic, dextrogira, enzim sacarasa - hidrolitza=separa - levogira (sucre invertit), es troba a la canya de sucre i la remolatxa sucrera
Dextrogira o Levogira
dextrogira: desvia la llum polaritzada cap a la dreta, levogira: desvia la llum polaritzada cap a l’esquerra
Polisacàrids
molts monosacàrids, enllaços O-glicosídics, insolubles/fan dispersions, NO Fehling
Homopolisacàrids
1 tipus de monosacàrid: midó, glicogen, cel·lulosa, quitina
Heteropolisacàrids
+1 tipus de monosacàrid: pectina, agar, goma aràbiga
Midó
reserva energètica vegetal, acumulat en grànuls de midó, format per glucosa, insoluble en aigua freda però dispers en aigua calenta (polímers +petits), es troba a llavors de cereals, llegums i tubercles
Components del Midó
amilosa (30%)+amilopectina (70%)
Amilosa
maltoses unides per enllaç α(1–>4), helicoïdal (6 mol. glucosa/ 3 maltoses), hidròlisi amb àcids/enzim amilasa - dextrina límit i després maltosa
Amilopectina
maltoses unides per enllaç α(1–>4) amb ramificacions en posició α(1–>6) (cada 25-30 glucoses), helicoïdal (6 mol. glucosa/ 3 maltoses), hidròlisi amb àcids/enzim amilasa - maltosa i dextrines límit=nuclis de ramificació amb enllaços α(1–>6) que es degraden amb l’enzim R-desramificador
Glicogen
reserva energètica animal, maltoses unides per enllaç α(1–>4) amb ramificacions en posició α(1–>6), branques cada 6-10 glucoses, enzim amilasa - maltosa i dextrina límit - enzim maltasa i R-desramificador - glucosa, es troba al fetge i cel musculars
Cel·lulosa
funció estructural/esquelètica vegetal, fructoses unides per enllaços β(1–>4), cadenes moleculars no ramificades unides per ponts d’H, es troba al tronc dels arbres i el cotó
Quitina
exosquelet d’artròpodes, N-acetilglucosamines unides per enllaços β(1–>4), cada dues mol. formen una quitobiosa, polímers en capes
Heteropolisacàrids
subst que per hidròlisi donen a +1 tipus de monosacàrids: pectina - es troba a la paret cel. vegetal, com a la poma o pera, capacitat gelificant, agar- s’extreu d’algues vermelles o rodofícies, hidròfil, usat per preparar medis de cultiu en microbio i preparació industrial d’aliments, goma aràbiga - secretada per plantes, tanca ferides, s’usa com a goma d’enganxar
Heteròsids
monosacàrid+mol no glucídica de baix pes mol: antocianòsids - color de flors, tannòsids - arbres, prop astringents i adobadores, estreptomicina - antibiòtic
Peptidoglicans
N-acetilglucosamina (NAG) + àcid N-acetilmuràmic (NAM) unides per aminoàcids, formen la paret dels bacteris
Proteoglicans
polisacàrids+proteïnes: àcid hialurònic i sulfats de condroïtina - formen la matriu extracel·lular dels teixits cartilaginós, ossi i conjuntiu, heparina - es troba en la subs intercel·lular al fetge i pulmó, impedeix la coagulació de la sang
Glicoproteïnes
glúcids+proteïnes per enllaços covalent: mucines de secreció - salivals, glicoproteïnes de la sang - immunoglobulines, glicoproteïnes de la membrana plasmàtica - receptors específics de membrana
Glicolípids
monosacàrids/oligosacàrids + lípids: cerebròsids i gangliòsids, es troben a la membrana, receptors específics de membrana
Reactius per reconeixement de glúcids
Fehling, Lugol i Benedict
Lípids saponificables
contenen àcids grassos
Lípids insaponificables
no contenen àcids grassos (ex: colesterol)
Bioelements als lípids
C, H, O i a vegades N, S, P
Funcions lípids
combustible, reserva energètica (adipòcits), estructural (fosfolípids), aïllant tèrmic, regulador (cofactor d’un enzim que és una vitamina lipídica, hormones), transportadora
Reserva energia lípids
metabolisme aeròbic (intervé l’O), procés +lent que els glúcids però el doble d’energia, hidròfobs
Metabolisme aeròbic i anaeròbic
aeròbic (intervé l’O), anaeròbic (no intervé l’O, cel musculars)
Adipòcits
el citoplasma són greixos
Molècules hidròfobes
tendeixen a ajuntar-se perquè no es dissolen amb aigua
Àcids grassos
grup àcid (-COOH), mol amfipàtiques, formen bicapes lipídiques o micel·les, àcid gras + alcohol = éster + H20, àcid gras + base = sal, saturats (enllaços simples) o insaturats - monoinsaturats (1 enllaç doble) o polinsaturats (varis enllaços dobles)
Micel·les
estructures d’àcids grassos on la part hidròfoba queda a l’interior (és com una esfera)
Reacció d’esterificació
condensació (llibera H2O), forma un enllaç éster (-COO) entre un grup carboxil i un alcohol
Àcids grassos insaturats cis
el doble enllaç fa una forma de barca, són líquids, oxidables
Àcids grassos insaturats trans
el doble enllaç fa una forma de cadira, són sòlids, fan interaccions hidrofòbiques al apilar-se (ja que son linials)
Àcids grassos saturats
sòlides, s’apilen (ja que són linials) i llavors fan interaccions hidrofòbiques
Nomenclatura àcids grassos
C1, C2=α, C3=β, C4…, Cn=ω
β-oxidació
via catabòlica d’obtenció d’energia tallant al C 3
Punt fusió àcids saturats
alts, +C - +T, sòlids a T ambient
Punt fusió àcids insaturats
baixos, +C - +T, +dobles enllaços - -T, líquids a T ambient
Interaccions entre àcids grassos
ponts d’H entre els grups funcionals (caps polars), forces Van der Waals entre parts hidròfobes (cues) - hi ha més en els saturats, s’acumulen, ja que no formen angles en les cues
Oxidació àcids trans o cis
els trans costen més d’oxidar perquè segueixen una linealitat, i llavors s’acumulen, els cis costen menys d’oxidar
Acilglicèrids o greixos
funció reserva energia, glicerina, els -OH formen un enllaç èster (COO+H2O) amb els àcids grassos (s’esterifiquen): monoacilglicèrids (1 OH esterificat) i diacilglicèrids (polars ja que hi ha -OH lliures), triacilglicèrids (greixos naturals) (apolars ja que tots els -OH estan units a un àcid gras)
Hidròlisi acilglicèrids
acilglicèrid + H2O (trencant els enllaços èster amb un enzim com la lipasa pancreàtica) = glicèrid + àcids grassos
Reacció saponificació
àcids grassos + base = sal de l’àcid gras (ex: sabó), trenca els enllaços èster
Ceres
àcid gras + monoalcohol de cadena llarga (1 -OH) units per un èster, funció estructural de revestiment (apolar)
Lípids saponificables complexos
contenen N, P, un grup carregat en un extrem - comportament amfipàtic, formen la membrana plasmàtica, fosfolípids - grup carregat és l’àcid fosfòric, esfingolípids (aminoalcohol) - grup carregat és l’àcid fosfòric (fosfoenfingolípids) o glúcids (glicoesfingolípids)
Fosfolípids
2 àcids grassos (cues apolars) + glicerol + fosfat (cap polar)
Esfingolípids
N, X: cerebròsid (sucre senzill), gangliòsid (sucre complex)
Exemples esfingolípids
fosfoesfingolípids a les capes de Mielina (sistema nerviós), glicoesfingolípids als grups sanguinis
Lípids insaponificables
no contenen àcids grassos, esteroides o terpens
Esteroides
colesterol (a la membrana) i hormones esteroides (com les sexuals)
Terpens
monoterpens (2 isoprens), diterpens (4 isoprens), tetraterpens (8 isoprens) i politerpens (+8 isoprens)
Isoprè
Formació Proteïnes
DNA - transcripció - RNA - traducció - aminoàcids - proteïnes
Interespecifitat proteïnes
proteïnes específiques diferents segons l’espècie
Estructura aminoàcids
grup amino (éssers vius: a l’esquerra (L) o dreta (D)) - C α central asimètric - grup carboxil (-COOH), - R. comportament amfòter segons el pH del medi
Punt isoelèctric
gràcies al comportament amfòter, si el pH del medi és àcid llavors actúa com a base i viceversa. el punt isoelèctric és el valor de pH en què pot actuar tant com a base o àcid (àcid-base alhora)
Unió aminoàcids
formen pèptids (dipèptid, tripèptid…, oligopèptid, polipèptid) i a la llarga proteïnes (50-100 aminoàcids) per un enllaç peptídic (amida) entre el 1r grup amino i el 2n (direccionalitat). (C-C–O-NH-C) . llibera H2O (condensació)
Girs enllaç peptídic
No giren, només en les unions dels plans on es troba un grup R - interaccions entre residus dels aminoàcids
Desviació llum polaritzada aminoàcids
si tenen un C asimètric, el costat no depèn de L o D. la glicina és la única que no desvia la llum
Direccionalitat proteïnes
aminoterminal – carboxiterminal (N-ter–C-ter)
Estructures proteïnes
primària - seq en si, ordenada. secundària (3D) - ponts d’H entre -COOH i -NH2 verticalment (hèlix α) o horitzontalment (làmina β) (reprs. fletxa). terciària (3D en medi aquós: conjunt d’estructures secundàries) - ponts d’H, afinitat/repulsió magnètica entre grups carregats, forces Van der Waals, forces hidrofòbiques, ponts de disulfur entre cisteïnes (un tipus d’aminoàcid). quaternària - associació de 2/+ pèptids (estructures terciàries)
Desnaturalització proteïnes
perd la forma 3D i la seva funció
Funció enzims
biocatalitzadors específics - acceleren reaccions bioquímiques, sense gastar-se
Procés enzimàtic
substrats estables + enzim + energia d’activació - mol. inestables (estat de transició) - productes estables – substrats +…
E+S –> ES complex –> E+P
Velocitat catàlisi
s’expressa per una constant kcat (turnover rate), nº mol substrat convertides en producte / t
Classificació enzims
segons el que fan (oxidar, hidrolitzar…) i altres factors específics
Especificitat enzims
depèn de la forma i càrrega del centre actiu, on el substrat s’uneix
complementarietat (clau-pany) o ajust induit (guant-mà (enzim canvia forma))
Composició enzims
proteïna globular + cofactor
Cofactor
component no proteica dels enzims
Coenzim
cofactor = molècula orgànica
Grup prostètic de l’enzim
coenzim unit fortament i permanentment a la proteïna de l’enzim
Apoenzim
component proteica inactiva
Holoenzim
apoenzim+cofactor
Equilibri d’una reacció
el substrat es pot convertir en producte i viceversa, hi ha un equilibri (expressat per la ctt d’equilibri Keq)
Keq
Concentració producte/concentració substrat
Energia d’activació
els enzims baixen l’energia d’activació pel que es més fàcil energèticament passar a l’estat de transició
Gràfic de concentració de producte respecte temps
recta inicial lineal amb una velocitat inicial, i després va disminuint el gradient (semblant al log)
Velocitat inicial procés enzimàtic
depèn de la concentració de l’enzim i el substrat, i el pH, la temperatura…
Gràfic de velocitat inicial respecte concentració de substrat
a baixes concentracions augmenta ràpidament, en concentració Km la velocitat és la màxima/2 i després va tendint a la màxima de manera “logarítmica”
Michaelis constant (Km)
concentració de substrat requerida per assolir vmax/2, és una mesura de l’afinitat de l’enzim pel seu substrat
Velocitat en un punt de la reacció enzimàtica
v = (vmax*[S])/(Km+[S])
Saturació enzimàtica
concentració de substrat en la que la velocitat de reacció s’estabilitza (=vmax), ja que el centre actiu està omplert
Influència Km
Km baixa - l’enzim actúa a v ctt, no depèn de la concentració del substrat
Km alta - l’enzim actúa a una v que varia segons la concentració del substrat
Enzim - varis substrats – substrat -Km = substrat natural de l’enzim
Substrat - varis enzims – camí -Km = camí (“pathway”) preferit
Influència pH i T en activitat enzimàtica
hi ha un pH òptim (v inicial vs pH = campana de Gauss), hi ha una temperatura òptima (-T no tanta eficiència, +T molta -eficiència fins a la desnaturalització)
Inhibidors
redueixen l’activitat enzimàtica, poden ser competitius o no, i reversibles o irreversibles
Inhibidors competitius
s’uneixen al centre actiu, per tant, competeixen amb el substrat, augmenten Km
Inhibidors no competitius
s’uneix a un altre lloc de l’enzim i li canvia la forma, pel que perd l’activitat enzimàtica, redueixen la vmax
Inhibidors reversibles
s’uneix no permanentment i afecta la concentració necessària de substrat (es necessita més), augmenta la Km
Inhibidors irreversibles
s’uneixen permanentment a l’enzim inutilitzant-lo, són toxines
