Tema 2 Flashcards
Moléculas
Simples, uniones de átomos de un mismo elemento
Compuestas, uniones de dos o más tipos distintos
Reacciones químicas, enlaces iónicos y covalentes
Las reacciones químicas son fundamentales para los procesos vitales, ya que permiten la creación o ruptura de enlaces químicos, transformando la materia. En los enlaces iónicos, los electrones se transfieren de un átomo a otro, lo que genera una atracción electrostática entre las cargas opuestas. En los enlaces covalentes, en cambio, los átomos comparten electrones, formando uniones más fuertes y estables, esenciales para la construcción de moléculas biológicas como proteínas y azúcares. Además, los enlaces covalentes pueden clasificarse en no polares y polares. En los primeros, los electrones se comparten de manera equitativa, mientras que en los segundos, los electrones se distribuyen de manera desigual debido a diferencias en la carga nuclear de los átomos involucrados. Esto es clave en compuestos como el agua y el ADN, donde se forman puentes de hidrógeno, que afectan tanto su estructura como su función.
Función del agua
El agua, que constituye entre el 60% y el 90% de los seres vivos, es un componente esencial para la vida. Esta molécula tiene una gran capacidad para disolver una amplia variedad de sustancias, formando soluciones homogéneas. Además, las moléculas de agua tienen propiedades únicas, como la tensión superficial, que les permite adherirse a superficies polares, facilitando el transporte de agua en las plantas. También juega un papel clave en el equilibrio ácido-base, ya que puede disociarse en iones hidrógeno e hidróxido. El agua es crucial para mantener la temperatura corporal constante, ya que posee una alta capacidad calorífica, y participa activamente en el metabolismo celular, contribuyendo a la síntesis y digestión de macromoléculas biológicas.
Las macromoléculas biológicas
Dentro de las macromoléculas biológicas, los carbohidratos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos son fundamentales para la estructura y función de los seres vivos. Los carbohidratos, formados principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, pueden ser monosacáridos (como glucosa o ribosa), disacáridos o polisacáridos. Los carbohidratos cumplen funciones energéticas, estructurales y de almacenamiento, siendo esenciales para la vida celular. Los lípidos, por su parte, son moléculas hidrofóbicas que también están formadas por carbono e hidrógeno, y tienen un papel fundamental como reservas de energía, en la formación de membranas celulares y en la producción de hormonas.
Las proteínas son grandes moléculas formadas por largas cadenas de aminoácidos, que realizan funciones estructurales, enzimáticas, de transporte y defensa. El conjunto de proteínas en una célula es lo que le otorga su estructura y la capacidad de llevar a cabo diversas funciones. Los ácidos nucleicos, como el ADN y el ARN, son macromoléculas que almacenan y transmiten la información genética en las células. Estos ácidos nucleicos están compuestos por nucleótidos, que incluyen una base nitrogenada, un azúcar de cinco carbonos y un grupo fosfato. Las bases nitrogenadas se dividen en dos categorías: las púricas (adenina y guanina) y las pirimidínicas (citosina, timina y uracilo), y se diferencian entre ADN y ARN por la base nitrogenada que contienen: la timina en el ADN y el uracilo en el ARN.
Teoría de la generación espontánea
La teoría de la generación espontánea, defendida por figuras como Aristóteles y Jean Baptiste Van Helmont, sostenía que la vida surgía de forma espontánea de la materia inerte. Esta teoría se basaba en observaciones de la aparición de organismos en materia en descomposición. Sin embargo, Louis Pasteur refutó esta hipótesis en 1861 mediante experimentos que demostraron que los microorganismos no surgían de manera espontánea, sino que provenían del ambiente.
Hipótesis quimiosintética
En el siglo XX, la hipótesis quimiosintética propuesta por Alexander Oparin y J.B.S. Haldane, sugirió que la atmósfera primitiva estaba compuesta por compuestos simples, como metano y amoníaco, y que la energía proveniente de la radiación solar y los rayos permitía la formación de moléculas orgánicas. Experimentos posteriores, como el famoso experimento de Miller y Urey en 1953, confirmaron que las moléculas orgánicas complejas podían formarse a partir de compuestos sencillos en condiciones similares a las de la Tierra primitiva.
Teoría celular
La teoría celular, formulada entre 1838 y 1858, establece que todos los organismos están compuestos por células, y que las funciones vitales ocurren dentro de ellas. Además, esta teoría postula que todas las células provienen de otras células, y que la información genética se transmite de una célula a otra. Esta idea ha sido fundamental para el desarrollo de la biología celular y molecular, pues nos permite comprender cómo se organiza y se transmite la información genética en los seres vivos.
¿Qué son los virus?
Los virus, aunque son entidades microscópicas que no pueden llevar a cabo funciones vitales por sí mismos, juegan un papel crucial en los ecosistemas. Al infectar células huésped, los virus pueden replicarse y modificar el metabolismo celular, lo que puede afectar tanto a organismos individuales como a poblaciones microbianas. En términos de salud, los virus son responsables de enfermedades como la gripe, el VIH, el COVID-19 y el dengue. El estudio de los virus es esencial para el desarrollo de vacunas y tratamientos antivirales, lo que hace que su comprensión sea vital para la salud pública.
Origen de la multicelularidad y teoría endosimbiótica
El origen de la multicelularidad se produjo de manera independiente en varios linajes de seres vivos, como animales, plantas, hongos y algas. La teoría endosimbiótica, propuesta por Lynn Margulis, sostiene que las células eucariotas surgieron cuando algunas células procariotas fueron engullidas por otras, estableciendo relaciones simbióticas. Pruebas de esta teoría incluyen el ADN propio que se encuentra en las mitocondrias y los cloroplastos, los cuales son similares al de ciertas bacterias. El árbol simbiogénico es el modelo evolutivo que incorpora la simbiosis.
La célula
Las células pueden clasificarse en procariotas y eucariotas. Las células procariotas son más pequeñas y simples (1-10 micrómetros) y no poseen un núcleo definido. En su lugar, su ADN está en una región denominada nucleoide. Estas células tampoco tienen organelas membranosas, y su pared celular está compuesta principalmente por peptidoglicano. Las células procariotas pueden llevar a cabo una variedad de procesos metabólicos, y se dividen principalmente por fisión binaria.
Por otro lado, las células eucariotas son más grandes y complejas (10-100 micrómetros) y contienen un núcleo rodeado por una membrana nuclear que protege el ADN. Además, presentan organelas especializadas como mitocondrias, cloroplastos (en plantas), retículo endoplasmático, lisosomas y citoesqueleto, que les permiten realizar diversas funciones. Las células eucariotas se dividen por mitosis o meiosis, dependiendo de si están en un ciclo celular de división normal o en la formación de gametos, respectivamente.
Membrana plasmática/plasmalema
La membrana plasmática, según el modelo de mosaico fluido propuesto por Singer y Nicholson en 1972, es una bicapa de fosfolípidos en la que se insertan proteínas. Esta membrana regula el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula, y su fluidez es esencial para la función celular. Las proteínas que se encuentran en la membrana pueden ser integrales (que atraviesan toda la bicapa lipídica) o periféricas (que están asociadas a una de las superficies de la membrana).
Funciones de la membrana celular
Difusión (transporte pasivo)
Transporte facilitado por transportadores
Endocitosis
Transporte activo bomba de sodio y potasio
Difusión y ósmosis
Proceso mediante el cual las moléculas se mueven de una región de alta concentración a otra de menor concentración, buscando equilibrar las concentraciones. Ocurre de manera espontánea, sin requerir energía.
La ósmosis es un caso especial de difusión que involucra el movimiento de agua a través de una membrana semipermeable. Si una célula se encuentra en un medio con alta concentración de solutos (hipertónico), el agua saldrá de la célula, provocando su contracción. Por el contrario, en un medio con baja concentración de solutos (hipotónico), el agua entrará, haciendo que la célula se hinche
Transporte facilitado por transportadores
Proteínas específicas de la membrana (transportadores), reconocen y ayudan a mover moléculas que no pueden atravesar libremente la bicapa lipídica debido a su tamaño o naturaleza química (como azúcares o aminoácidos). Esto no requiere energía, ocurre a favor del gradiente de concentración
Endocitosis
Es un proceso mediante el cual las células incorporan materiales del exterior formando vesículas. Este mecanismo requiere energía, y puede ser fagocitosis (ingestión de partículas grandes), pinocitosis (ingestión de líquidos y pequeñas moléculas), o endocitosis mediada por receptores (captura de sustancias específicas mediante proteínas receptoras). La exocitosis, por el contrario, es el proceso mediante el cual las células expulsan materiales, como neurotransmisores y hormonas, hacia el espacio extracelular.
Transporte activo: bomba de sodio y potasio
La bomba de sodio y potasio es un mecanismo de transporte activo que mueve iones en contra de sus gradientes de concentración utilizando energía en forma de ATP. Su funcionamiento comienza cuando tres iones de sodio dentro de la célula se unen a una proteína transportadora. Esto desencadena la liberación de energía y la fosforilación de la proteína, es decir, la adición de un grupo fosfato, lo que provoca un cambio en su conformación y la expulsión de los iones de sodio al exterior de la célula. Luego, la proteína transportadora captura dos iones de potasio del exterior y los introduce en la célula. Finalmente, la proteína vuelve a su forma original y está lista para repetir el ciclo. Este proceso es esencial para mantener los gradientes de sodio y potasio necesarios en funciones celulares como la transmisión nerviosa y la contracción muscular.
Núcleo
El núcleo es una estructura encargada de almacenar y proteger el material genético. Está delimitado por la envoltura nuclear, una membrana doble que regula el intercambio de sustancias con el citoplasma a través de poros nucleares. En su interior se encuentra el nucleoplasma, una sustancia que contiene ADN organizado en cromatina. La cromatina puede presentarse como heterocromatina, que es más compacta y menos activa, o como eucromatina, que es más accesible para la transcripción.
Dentro del núcleo también se encuentra el nucléolo, una estructura densa cuya función principal es la producción de ribosomas. El ADN presente en el núcleo almacena las instrucciones genéticas y se organiza en cromosomas. Para su empaquetamiento, la molécula de ADN se enrolla alrededor de proteínas llamadas histonas, formando nucleosomas. Los cromosomas están compuestos por dos cromátides hermanas unidas por el centrómero, mientras que sus extremos están protegidos por los telómeros, que evitan el deterioro y la pérdida de información genética. En el centrómero también se encuentra el cinetocoro, una estructura proteica esencial para la separación de las cromátides durante la división celular.
En los seres humanos, el material genético está distribuido en 23 pares de cromosomas, conocidos colectivamente como el cariotipo humano. Cada par de cromosomas contiene un cromosoma heredado de la madre y otro del padre, los cuales son denominados cromosomas homólogos.
Ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, son macromoléculas compuestas por cadenas largas de nucleótidos. Cada nucleótido está formado por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos (pentosa) y una base nitrogenada. Existen dos tipos de pentosas: la desoxirribosa, presente en el ADN, y la ribosa, presente en el ARN. Las bases nitrogenadas se clasifican en púricas, como la adenina (A) y la guanina (G), que poseen anillos dobles, y pirimidínicas, como la citosina (C), la timina (T) en el ADN y el uracilo (U) en el ARN, que tienen un solo anillo.
Diferencias entre ADN y ARN
El ADN está formado por azúcar desoxirribosa y el ARN por ribosa.
En el ADN, las bases son adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G), mientras que en el ARN, la timina (T) es reemplazada por uracilo (U).
En cuanto a la estructura, el ADN es una doble hélice, mientras que el ARN suele ser de cadena sencilla. Funcionalmente, el ADN almacena la información genética y dirige la síntesis de proteínas, mientras que el ARN participa en la síntesis proteica al transcribir y transportar la información genética. Hay distintos tipos de ARN, incluyendo el ARN mensajero (ARNm), ARN de transferencia (ARNt) y ARN ribosómico (ARNr)
Síntesis de proteínas
Ocurre en dos etapas: transcripción y traducción
Transcripción
Proceso mediante el cual la información del ADN se copia en una molécula de ARN mensajero. Este proceso ocurre en el núcleo y es llevado a cabo por la enzima ARN polimerasa, que reconoce regiones específicas del ADN para iniciar y finalizar la síntesis del ARN. el ARN resultante conocido como transcripto primario se modifica antes de salir del núcleo: por ejemplo si le agrega una caperuza al extremo 5’ del ADN y una cola de adeninas conocida como poli a en el extremo 3’ para protegerlo y facilitar su transporte.
además el ARN primario contiene regiones llamadas intrones ( partes del gen que no codifican información para la proteína) y exones codificantes. en el proceso de splicing se eliminan del ARN los intrones y solo los exones se mantienen para formar el ARN mensajero maduro. Durante el splicing alternativo no se sigue un único patrón sino que permite que a partir de un solo transcripto primario se generen variantes diferentes de ARN maduro. Esto se logra al mezclar los exones de diferentes maneras omitiendo algunos o cambiando el orden.
el ARN Maduro que lleva la información genética necesaria para sintetizar una proteína sale del núcleo y viaja hacia los ribosomas en el citoplasma donde se realiza la traducción.
Traducción
El ARNm es leído en grupos de tres nucleótidos llamados codones, cada uno de los cuales codifica un aminoácido específico. El ARNt transporta los aminoácidos correspondientes y los ensambla en una cadena polipeptídica, formando una proteína.
Funciones biológicas del ADN
La transcripción y la replicación o autoduplicación
Replicación/autoduplicación
Proceso mediante el cual el ADN se duplica antes de que una célula se divida esto asegura que cada célula hija reciba una copia exacta del material genético permitiendo la transmisión de los caracteres hereditarios de generación en generación. Es un proceso semiconservativo, lo que significa que cada nueva molécula de ADN está formada por una hebra molde original y una hebra nueva. ocurre en la fase s del ciclo celular, se inicia en puntos específicos llamados Ori y avance en dirección bidireccional formando una burbuja de replicación. la síntesis de ADN ocurre en dirección cinco primario tres primario en donde se forma la hebra nueva mientras que la hebra molde se lee en dirección 3’ a 5’ y ambas anti paralelas.
