Apuntes de Biología y Bioquímica: Lípidos, Aminoácidos y Relaciones Metabólicas

BIOLOGÍA Y BIOQUÍMICA

LÍPIDOS

Ácidos Grasos

• Composición: Ácidos carboxílicos de cadena larga (12-24 átomos de carbono).
• Tipos:
• Saturados: Sin dobles enlaces, cadenas rectas.
• Insaturados: Con uno o más dobles enlaces, cadenas con codos.
• Propiedades:
• Forman enlaces débiles de van der Waals.
• Punto de Fusión: Aumenta con la longitud de la cadena; menor en insaturados.
• Solubilidad: Moléculas anfipáticas (grupo carboxilo polar y cadena hidrocarbonada apolar).
• Nomenclatura:
• Numeración desde el extremo carboxílico.
• Uso de letras griegas para ciertos átomos de carbono.
• Dobles enlaces indicados con números y superíndices.
• Clasificación: Mono-insaturados (doble enlace) y poli-insaturados (dos o + dobles enlaces).

Sistema Omega y Propiedades de los Ácidos Grasos

• Sistema Omega: Clasifica ácidos grasos según posición doble enlace desde extremo metilo.
• Punto de Fusión:
• Insaturados: Líquidos a temperatura ambiente (ej. aceite).
• Saturados: Sólidos a temperatura ambiente (ej. mantequilla).
• Isomería cis y trans:
• Ácidos Grasos Trans: Estructuras similares a saturados, más sólidos, creados industrialmente, aumentan colesterol LDL y disminuyen HDL.

Esencialidad y Funciones de los Ácidos Grasos

• Esencialidad:
• Mamíferos no sintetizar ácido linoleico y a-linoleico; deben obtenerlos de la dieta.
• Eicosanoides:
• Derivados de ácidos grasos omega-3 y omega-6.
• Prostaglandinas: Inflamación, dolor, contracción uterina.
• Tromboxanos: Coagulación sanguínea.
• Leucotrienos: Broncoespasmos.
• Ceras:
• Ésteres de ácidos grasos de cadena larga con alcoholes de cadena larga.
• Función: Recubrimiento, flexibilidad, lubricación, impermeabilidad.
• Triacilglicéridos:
• Formados por tres ácidos grasos unidos a glicerol.
• Funciones: Reserva energética, aislamiento térmico y físico.
• Saponificación: Producción de jabones.
• Fosfoglicéridos (Glicerofosfolípidos):
• Componentes de membranas biológicas.
• Estructura: Cabeza polar, dos colas hidrofóbicas.
• Esfingolípidos:
• Constituyentes de membranas animales, abundantes en tejido nervioso.
• Actúan en el reconocimiento de la superficie celular.

Esteroides: Lípidos sin Ácidos Grasos

• Colesterol:
• Elevado en membranas plasmáticas eucariotas.
• Precursor de ácidos biliares, vitamina D y hormonas.
• Sales Biliares:
• Producidas en el hígado, solubilizan grasas dietéticas.
• Hormonas Esteroideas:
• Glucocorticoides: Participan en el metabolismo.
• Mineralocorticoides: Regulan excreción de sal y agua.
• Andrógenos y Estrógenos: Influyen en el desarrollo y función sexual.
• Isopreno:
• Polímeros de hidrocarburo isopreno.
• Funciones biológicas en pigmentos, hormonas y defensa en vegetales.

LA CÉLULA

Introducción a la Célula

1. Todo organismo vivo se compone de una o más células.
2. Las células son la unidad de vida independiente más elemental.
3. Las células constituyen las unidades básicas de la reproducción.
4. La célula es la unidad estructural y fisiológica de los seres vivos.

La Célula Procariota y la Célula Eucariota: Relación

Similitudes Celulares

• Ambas están rodeadas por una membrana plasmática.
• Utilizan ADN como material genético y contienen cromosomas.
• El citosol es el contenido semifluido de la célula.
• Todas tienen ribosomas para la fabricación de proteínas.

Diferencias Celulares

• Localización de los Cromosomas:
• Procariotas: ADN en el nucleoide sin membrana.
• Eucariotas: ADN en el núcleo rodeado por una membrana.
• Orgánulos:
• Procariotas: Carecen de orgánulos rodeados por membranas.
• Eucariotas: Tienen varios orgánulos especializados.
• Tamaño y Complejidad:
• Eucariotas: Generalmente más grandes y complejas.
• Tipos de Organismos:
• Procariotas: Bacteria y Archaea.
• Eucariotas: Protoctistas, Hongos, Animales y Plantas.

Los Reinos: Características

1. Bacteria: Procariontes con pared celular de peptidoglicano, gran variedad de hábitats y metabolismos, pueden ser patógenas.
2. Archaea: Procariontes extremófilos, pared celular sin peptidoglicano, no patógenas.
3. Protista: Eucariontes simples, mayormente unicelulares, incluyen protozoos, algas y mohos mucilaginosos.
4. Plantae: Eucariontes autótrofos, multicelulares, paredes celulares con celulosa.
5. Fungi: Eucariontes heterótrofos, mayormente multicelulares, paredes celulares con quitina.
6. Animalia: Eucariontes heterótrofos, multicelulares, gran diferenciación tisular.

La Célula Procariota

• Tamaño y Concentración: Microscópicos, masa biológica colectiva mayor que la de eucariontes.
• Adaptaciones: Prosperan en casi cualquier ambiente.
• Características Estructurales:
• Tamaño pequeño (1-4 um).
• Pared celular de peptidoglicano.
• Cápsula adhesiva de polisacáridos o proteínas.
• Fimbrias y pili para adherencia.
• Flagelos para desplazarse.
• Membranas interiores invaginadas.
• Genoma de ADN circular en el nucleoide, con plásmidos.

Roles en la Biosfera

• Reciclado de elementos químicos.
• Conversión de compuestos inorgánicos.
• Relaciones simbióticas.
• Aplicaciones en investigación y tecnología.
• Pueden causar enfermedades.

Principales Diferencias entre Arqueas y Bacterias

• Lípidos de las membranas celulares diferentes.
• Pared celular de bacterias: peptidoglicano; de Archaea: glicoproteínas u otros compuestos.
• Archaea: Procesa información genética más parecida a eucariotas.
• No realizan fotosíntesis ni forman esporas.
• Viven en ambientes extremos.
• No se conocen patógenos.

La Célula Eucariota

• ADN: Rodeado por una membrana constituyendo el núcleo.
• Citoplasma: Variado y rico en orgánulos celulares diferentes.
• Reinos: Protista, Fungi, Vegetal y Animal.

Estructura y Función de los Componentes Celulares. La Membrana Plasmática

• Funciones:
• Aislamiento celular.
• Permeabilidad selectiva.
• Comunicación y reconocimiento celular.
• Estructura:
• Lípidos (fosfolípidos, colesterol), proteínas e hidratos de carbono.
• Bicapa lipídica.
• Modelo del mosaico fluido.

El Citosol

• Citosol: Solución fluida, compuesto por agua.
• Citoplasma: Conjunto de citosol y orgánulos.
• Volumen Celular: 50-60% del volumen celular.
• Composición: 70-80% agua, 20-30% proteínas, glúcidos, lípidos, iones y ATP.
• Reacciones Metabólicas: Ocurren en el citosol.
• pH: 7, crucial para funciones celulares.
• Macromoléculas: Proteínas y complejos proteicos.

Orgánulos Celulares

• Envoltura Nuclear: Doble membrana con poros.
• Complejo del Poro Nuclear: Regula el paso de sustancias.
• Lámina Nuclear: Mantiene la forma del núcleo.
• Nucleolo: Síntesis de rRNA y ensamblaje con proteínas.
• Cromatina: DNA + proteínas.
• Funciones del Núcleo: Contiene genes, dirige la síntesis proteica.
• Ribosomas: Síntesis proteica.

Sistema de Endomembranas

• Incluye: Membrana nuclear, RE, aparato de Golgi, vacuolas, lisosomas, membrana plasmática.
• Funciones: Regula el tráfico de proteínas, funciones metabólicas.
• Retículo Endoplasmático (RE):
• RE Liso: Síntesis de lípidos, detoxificación, almacenamiento de calcio.
• RE Rugoso: Procesamiento de proteínas de secreción, fabricación de membranas.
• Aparato de Golgi: Modifica, selecciona y empaqueta productos del RE.
• Lisosomas: Digieren macromoléculas.
• Vacuolas: Almacenan compuestos, eliminan productos tóxicos, contribuyen al crecimiento celular.
• Mitocondrias y Cloroplastos:
• Mitocondrias: Generan ATP mediante respiración celular.
• Cloroplastos: Realizan la fotosíntesis.
• Peroxisomas: Contienen enzimas oxidativas, producen peróxido de hidrógeno (H2O2).

Citoesqueleto

• Función: Mantiene la forma de la célula, facilita la motilidad, regula funciones celulares.
• Tipos:
• Microtúbulos: Polímeros de tubulina.
• Microfilamentos: Filamentos de actina.
• Filamentos Intermedios: Soporte mecánico.
• Funciones del Citoesqueleto:
• Soporte mecánico.
• Organización estructural.
• Movilidad celular.
• Elementos Asociados:
• Centriolos y Centrosoma: Organizan microtúbulos.
• Flagelos: Motilidad.
• Cilios: Movimiento y funciones sensoriales.
• Microvellosidades: Aumentan la superficie celular.
• Componentes Extracelulares:
• Pared Celular: Protección y rigidez.
• Matriz Extracelular: Comunicación intercelular.
• Uniones Intercelulares:
• Uniones Estrechas: Sellan espacios entre células.
• Desmosomas: Mantienen adheridas las células vecinas.
• Uniones en Hendidura (GAP): Canales citoplasmáticos para paso moléculas pequeñas.

LA MEMBRANA CELULAR

Introducción a la Membrana Celular

• Barrera de Permeabilidad: Aísla célula del medio externo y facilita intercambio selectivo de sustancias.
• Estructura: Capa de 3-5 nm de espesor, compuesta por lípidos y proteínas, formando un fluido bidimensional.
• Bicapa Lipídica: Asimétrica y anfipática, con viscosidad dependiente del colesterol y ácidos grasos.
• Proteínas: Dotan a la membrana de características específicas y permiten la recepción de estímulos externos.
• Membranas Internas en Eucariotas: Crean compartimentos independientes y regulan rutas metabólicas.
• Transportadores Selectivos: Regulan la concentración de sustancias en los compartimentos.

Estructura de la Membrana Celular. Lípidos

• Bicapa Lipídica: Compuesta por fosfolípidos (glicerofosfolípidos y esfingolípidos) con una zona polar y dos colas apolares.
• Colesterol: Presente en algunas membranas (no en procariotas).
• Propiedades:
• Autoacoplamiento y autosellado.
• Fluidez: Los fosfolípidos se mueven lateralmente y realizan movimientos tipo flip-flop.
• Asimetría: Distribución desigual lípidos en capas de bicapa, mantenida por enzimas flipasas.

Proteínas de la Membrana

• Constituyen el 50% de la masa de la membrana.
• Clasificación: Integrales y periféricas.
• Funciones:
• Transportadoras: Crean canales o modifican su conformación.
• Anclajes: Producen anclajes a la matriz extracelular.
• Receptores: Reciben señales y las transmiten al interior de la célula.
• Enzimas: Realizan acciones enzimáticas.

Azúcares en la Membrana

• Representan el 5% del peso celular en forma de glucoproteínas y glucolípidos.
• Determinantes de los grupos sanguíneos en humanos.

Papel del Citoesqueleto en la Membrana

• Proporciona resistencia mecánica a las membranas y restringe la difusión de proteínas.
• Compuesto por proteínas como espectrina, actina y miosina.

Transporte de Solutos por Difusión

• A través de la Bicapa Lipídica: Gases (02, CO2), moléculas apolares, y moléculas polares sin carga y pequeñas (agua, glicerol).
• La velocidad del transporte depende de la naturaleza y tamaño de las moléculas.