PEP 1 BIOLOGIA CELULAR BIOMOLÉCULAS

AGUA Los deltas señalan la diferencia de carga. La nube verde corresponde a los electrones desapareados del Oxígeno.

Elevada cohesión = cada molécula de agua está unida a cuatro por puentes de hidrógeno. Alta Presión de vapor Alto calor específico (distribución de los electrones)

Iones - Moléculas Polares Forman capa de solvatación con el agua. Por lo tanto son SOLUBLES. Se llaman moléculas hidrofílicas.

Moléculas No Polares Incapaces de formar puentes de Hidrógeno. Son poco solubles, se llaman HIDROFÓBICAS. El agua rodea a la molécula formando un CLATRATO.

Moléculas Anfipáticas Poseen parte polar- no polar Forman micelas: cabeza hidrofílica, cola hidrofóbica.

CARBOHIDRATOS Isomería: Estero isómeros: D-glucosa  (abajo) o  (arriba) Especulares: dextro o levo. *Carbono Quiral. Mutarotación: aparición del segundo isómero en una solución donde sólo había uno  Mezcla racémica (no actúa con la luz polarizada).

1) Monosacáridos Aldehídos: aldosas (CHO) Cetonas: cetosas (COH) Rol energético Forman las rutas metabólicas maestras.

2) Disacáridos 2 monosacáridos unidos por enlace glucosídico. Ej.: maltosa (glucosa  1,4 glucosa), lactosa (galactosa  1,4 glucosa) y sacarosa (glucosa   fructosa, en el dibujo)

3) Polisacáridos Tb. llamados glucanos  cadena lineal a) Homopolisacáridos: mismo monosacárido b) Heteropolisacáridos: distinto “ Reserva energética (almidón- glucógeno)

Estructura  paredes y cubierta celular (matriz extracelular)  espacios intracelulares  tejido conjuntivo  protección y soporte a org. unicelulares

* Componentes de la cubierta celular de organismos superiores: Mucopolisacáridos ácidos glucoproteínas glucoesfingolípidos.

4) Oligosacáridos Secuencias no repetidas de monosacáridos Ramificaciones  enlaces  1,6

4.1 Glucoproteínas: -1 al +30% son C.H  predomina la proteína. Mayor parte de las proteínas expuestas extracelularmente. Proteínas de la superficie externa de las células animales. Mayor parte de proteínas secretadas. Mayor parte de las proteínas plasmáticas. Forman el glucocálix(cubierta extracelular).

4.2 Proteoglucanos Polisacáridos (95% del peso) más proteínas. Substancia básica o cemento intracelular => rellena el espacio intracelular de la mayor parte de los tejidos.

LÍPIDOS 1 Ácidos Grasos Ác orgánicos de cadena larga (4 a 24 C) con 1 sólo grupo carboxilo (confiere insolubilidad). Grasas insaturadas: enlaces dobles CIS (desviación de la cadena alifática) que hace más difícil que las cadenas de 2 ácidos grasos colaterales se junten, evitando el congelamiento de la membrana.

Poco solubles debido a la cadena hidrocarbonada, a mayor longitud y menos doble enlaces, menos solubilidad. Ácidos saturados poseen rotación libre => cadena flexible.

2 Triacilglicéridos Son 3 ácidos grasos estearificados a 1 glicerol. Simples (mismo ácido graso) o complejos (distinto). Son no polares. Hidrofóbicos. No solubles en agua.

3 Fosfolípidos Derivados del ácido fosfatídico. Se nombran fosfatidil- X, donde X es el radical que reemplaza al H del ácido. Están en la membrana. Las flipasas los traspasan al otro lado de la membrana.

4 Esfingolípidos Lípidos de membrana. Cabeza polar y 2 colas no polares. Derivados de la serina. Participan en el reconocimiento biológico (grupos sanguíneos).

5 Glicolípidos 5.1 Galactocerebrósidos: Ceramida + galactosa Ceramida + glucosa 5.2 Gangliósidos: Ceramida unida a 1 oligosacárido, de extensas cadenas polares de varios azúcares.

Los glicolípidos se transportan en membranas (vesículas). Apuntan hacia el lúmen en los organelos y hacia fuera en la membrana. Están formados por NANA (ácido siálico), que también forma proteínas.

Síntesis de Fosfolípidos

Síntesis de esfingolípidos y glicolípidos Lúmen del R.E 1° Se sintetiza esfingocina a partir de palmitol-CoA y serina. 2° Se agrega un ácido graso enlazado con amida para formar ceramida. Golgi 3° Se ubica la ceramida hacia el lúmen. fosforila + azúcar Esfingolípido Glicolípido Galactocerebrósidos (galactosa o glucosa) Gangliósidos (oligosacáridos)

AMINOÁCIDOS

El carbono quiral permite la existencia de isómeros en los aminoácidos (excepto glicina). En los animales sólo hay isómeros L.

Tipos de aminoácidos 1.No polares, alifáticos: glicina(gli), alanina(ala), valina(val), leucina(leu), isoleucina(ile), prolina(pro). 2.Aromáticos, hidrofóbicos: fenilalanina(phe), tirosina (tir), triptófano (trp). 3.Polares, sin carga: serina(ser), treonina(thr), cisteína (cis), metionina(met), aspargina(asn),glutamina(gln). 4.Ácidos: ác.aspártico(asp), ác.glutámico (glu). 5.Básicos: lisina(lis), arginina(arg), histidina (his).

Enlace Peptídico Covalente simple, presenta resonancia entre el oxígeno y el nitrógeno, que la da carácter de doble, por lo tanto no rota y es plano(unión  ). Limita las posibilidades de reconocimiento celular. Los aá se unen a CH y forman glicoproteínas.

Estructura de las proteínas Unión de aminoácidos. Forma general: De las cadenas laterales dependen las propiedades de las proteínas. El pH determina la estructura final de las proteínas.

a) Estructura Primaria Incluye todos los enlaces peptídicos entre los aá. Normalmente se define por la sección de aá y la ubicación de enlaces disulfuro. Contiene la información necesaria para determinar la estructura terciaria de las proteínas, excepto las chaperoninas que forman complejos con otras proteínas en el R.E.R.

b)Estructura Secundaria Aunque el enlace peptídico es rígido y plano existe cierta rotación. Estabilizada por puentes de hidrógeno. b.1  Hélice (con los R hacia fuera). b.2  plegada paralela extendida antiparalela b.3 Random

c) Estructura Terciaria Permite a la proteína formar su estructura nativa => funcional. Estabilizada por puentes de H, interacción hidrofóbica y puentes disulfuro. Presentan dominios (polipéptido que se conserva)

d) Estructura Cuaternaria 2 o más polipéptidos, proteínas o subunidades de proteínas dispuestas tridimensionalmente. Estabilizada por interacciones hidrofóbicas.

NUCLEÓTIDOS Formados por una base nitrogenada, una pentosa y un fosfato. Bases Nitrogenadas: Purinas: adenina, guanina. Pirimidinas: timina, uracilo, citosina. Pentosas: D- Ribosa(ARN), D- desoxiribosa(ADN).

ADN Consiste en una doble hebra antiparalela. Cada hebra posee un extremo 3’OH y otro 5’ => es polar. Los sistemas enzimáticos incorporan nucleótidos por el extremo 3’OH. Al agregar luz de 260  m a una solución en probeta, las BN la absorben. La temperatura influye en la absorbancia de la luz. A cierta temperatura (70°C promedio) las hebras se separan (se funden) y se absorbe más luz. Esta temperatura se llama T m

La T m dependerá del porcentaje (G-C) de la cadena, ya que los enlaces G-C son triples y requieren más energía para romperse. El ADN se estabiliza por complementalidad intermolecular de bases.

Reparación de la cadena de ADN (1) Para reparar este segmento, el organismo vuelve a hacer crecer la cadena a su longitud original, incorporando nucleótidos por el extremo 3’OH (2).

(1)En este extremo no se pueden agregar nucleótidos, por lo que se agrega un partidor(2) (Secuencia de ARN) que se extiende y se une al 5’(3), o se hidroliza la cadena (4)

ARN Estructura monocanetaria polar, estabilizada por complementalidad intramolecular de las bases que le permite adoptar estructura tridimensionaly así asumir un rol estructural o catalítico. La cadena se alarga a través de 3’OH sin necesidad de partidores.

Tipos de ARN a)Funcionales: mensajeros y de transferencia, mARN y tARN, respectivamente. b)Estructurales: ribosomales (rARN) c)Con actividad catalítica: funcionan como enzimas. Ej.: autosplicing y peptidintransferasa (enlaces peptídicos, biosíntesis de proteínas).

Organización del ADN en procariontes Bacterias ADN circular No asociado a histonas

Organización del ADN en eucariontes Es lineal y más grande. Se asocia a histonas cromatina: ADN estructurado dentro del núcleo. Se enrolla sobre un octámero de histonas Nucleosoma

*Nucleosoma: es la unidad mínima de la cromatina. Corresponde a un octámero al que se le enrolla una porción de ADN de 146pb. La histona H 1 permite que la cromatina se pliegue sobre sí misma y forme un solenoide. Por definición los solenoides son nucleosomas unidos entre sí por histona H 1

Cada 70kb existen secuencias de ADN que se adhieren a la matriz nuclear (MAR o SAR) Los cromosomas tienen un esqueleto de matriz nuclear

MEMBRANAS Todas contienen lípidos polares entre 20-80% de su masa, el resto corresponde a proteínas ppalmente. Mb plasmáticas de células animales: los lípidos constituyen aproximadamente el 50% de su masa, el resto corresponde a proteínas. Mb mitocondrial interna: 80% proteínas – 20% lípidos. Mb mielina: 80% lípidos- 20 % proteínas

Características de membranas naturales Son muy delgadas (6-9 nm), flexibles y fluidas Totalmente permeables al agua Presentan “impermeabilidad intrínseca” frente a iones y moléculas polares sin carga (azúcares) Sólo permiten el paso a moléculas polares para las que existen sistemas de transporte específico (canales o carriers) Moléculas liposolubles la atraviesan fácilmente porque se disuelven en el núcleo hidrocarbonado de la membrana. Resistencia eléctrica alta (buenos aislantes) Constituídas por una bicapa polar continua con proteínas.

Parte Lipídica Mezcla de diferentes lípidos polares o anfipáticos. Mb de células animales : Fosfoglicéridos y pocos esfingolípidos. Algunas, harto colesterol y ésteres de colesterol (mb exterior del plasma) Cada tipo posee una composición lipídica distinta que se mantiene constante.

Fluidez depende de la composición lipídica y temperatura => si los C.H son cortos o insaturados, la membrana se hace gel a una temperatura más baja.

Colesterol Anfipático Cabeza polar (grupo hidroxilo C3) Cuerpo no polar Se inserta entre dos fosfolípidos para disminuir su movimiento, con el grupo hidroxilo cerca de la cabeza polar del fosfolípido  permeabilidad a pequeñas moléculas solubles en agua(disminuye la capaciad de deformación de la membrana)

Parte Proteica 20-80% de la mb Algunas son enzimas, otras actúan en la unión y transporte de moléculas pequeñas a través de la membrana. Existe un mosaico o distribución superficial de las proteínas. Las agrupaciones de proteínas se desplazan lateralmente en la membrana. Pueden ser periféricas o integrales

a)Periféricas:  Unidas débilmente a la superficie  Grupos R hidrofílicos sobre sus superficies unidos por atracción elestrostática a las cabezas polares, hidrofílicas, con carga de los lípidos. b) Integrales:  Embebidas en la estructura de la membrana. Puden extenderse por completo a través de ella  Sólo pueden separarse mediante el emplep de detergentes o disolventes orgánicos.

 Son enzimas y sistemas de trasnporte.  Son inactivas a menos que se hallen situadas en el interior del núcleo hidrofóbico de la bicapa, que induce la conformación tridimensional.

Asimetría de la Membrana Poseen especificidades en cada una de sus caras o “asimetría” Ej.: capa lipídica interna del eritrocito: fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina; en la capa externa, fosfatidilcolina y esfingomielina.

Glicolípidos en la membrana Exclusivamente en la región no citoplasmática Forman microagregados uniéndose por puentes de H Se exponen en la superficie de la célula => participan en las interacciones celulares. (En las células nerviosas hay gangliósidos). Pueden ayudar a proteger la mb en condiciones extremas (  pH y enzimas degradantes). Aquellos con carga pueden influir en la carga total Pueden ayudar a unir células por la matrix extracelular.

Asociación de las proteínas con la membrana  Hélice simple y globulada (ác. Graso insertado en la monocapa citoplasmática)  Hélices multiples o multipass (canales iónicos)

Unidas por un lípido unido covalentemente a la monicapa citoplasmática Oligosacárido-fosfolípido menor- fosfatidilinositol a la monocapa no citoplasmática Unidas por interacciones no covalentes a otras proteínas de membrana (en cualquier monocapa)

Transducción de Señales Tipos de Señales: a)Paracrinas:  Corto alcance (ej: prostaglandinas)  Autocrinas(célula adyacente y sí misma): diferenciación celular. Permiten mantener la identidad de un grupo celular. b)Sinápticas (o de transmisión nerviosa):  Largo alcance  Rápida

 Combinación: fenómeno eléctrico (despolarización) y señales difusibles (neurotransmisores) c) Endocrinas:  Todo el organismo  Hormonas moléculas de señalización transportadas por el torrente sanguíneo  lenta

Mecanismos de Transducción de Señales Pueden ser canales, proteínas G o mediante una enzima y un receptor. a)Canales:  Receptores  Se abre y entran iones (generalmente)  Ej.: contracción muscular, impulso nervioso.

b) Proteínas G (contienen 1 molécula de GDP) b.1 Con un receptor proteíco Señal + Prot. Receptora (PR) (PR) (GDP) altera su Se une a prot. G (GTP) La (PR) trasloca su (GDP) por (GTP) + Adenilciclasa dominio citplasmático Catálisis de Rx:ATP AMPc + pirofosfato A-kinasas (incorporan fosfatos) Fosforilan proteínas Respuesta Celular Citoplasma

b.2 Con fosfolipasa (c o  o c-  ) Señal activa fosfolipasa cataliza Hidrólisis del fosfatidilinositol fosfolipasa Monocapa citoplasmática Inositol Diacilglicérido*C-kinasas R.E Se une a canales de Ca 2+ en el sarcoplasma del R.E Sale Ca 2+ + calmodulina Complejo calcio-modulina Activación CaM-kinasas

*Diacilglicerido MAP-kinasas NF-  Traslocan al interior del núcleo Pueden fosforilar factores de transcripciones Complejo calcio- modulina Activación CaM- kinasas Posee un inhibidor (I)-  fosforila NF-  trasloca al núcleo Actúa como factor de transcripción (I) C- kinasas

c) Enzima Receptor: Las kinasas en el receptor. Señales: se refieren a factores de crecimiento Dominios externos: receptores internos: kinasas forman un dímero cuando la enzima se une al sitio específico (dimerización)

* Receptor- Hormona esteroidal (H.e) H.e asociada a albúmina (proteína lipídica) Pasa la mb fácilmente Se une al receptor (citoplasma) 2 dominios Libera al inhibitorio Se une a la hormona Traslocan al núcleo 1 inhibitorio 1 que se une a la hormona Unión específica a sec. Promotoras de genes determinados Actúan como cofactores de transcripción