BIOLOGÍA (08) del CBC Cátedra Nasazzi (apuntes tomados en 2004) Clase 05

BIOLOGÍA (08)

CBC

Ciclo Básico Común

Tomados en el 2º cuatrimestre del año 2004.
Profesora: Susana Hernández
Cátedra: Nasazzi
Comisión: 10801
Lunes y jueves de 14 a 17 horas.
Sede Montes de Oca 1200
4º piso, aula 42
Ciudad Autónoma de Buenos Aires
República Argentina
Apuntes tomados como oyente.

ADVERTENCIA: Este material no ha sido producido por los docentes de la Cátedra. Este material ha sido producido por un oyente, por iniciativa propia y de modo independiente. Es una reconstrucción de los apuntes tomados como oyente. Cualquier error, ya sea conceptual, terminológico o de otra índole, no le compete a los docentes de la Cátedra.

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Clase 5

Jueves 02/09/2004

Funciones de las proteínas

El colágeno es la proteína más abundante. Es alargada y soporta tensiones. Se encuentra en la matriz intercelular (espacio entre las células). A modo de ejemplo, en la dermis de la piel hay mucho colágeno. En los tendones también, debido a que el colágeno permite resistencia. Hay en cartílagos y huesos. La elastina es otra proteína que se encuentra a modo de ejemplo en las venas y arterias; es alargada y elástica. La queratina es otra proteína estructural que se encuentra en el pelo y en las uñas. La hemoglobina es una proteína globular que transporta oxígeno. Hay muchas proteínas que son enzimas. Las enzimas aceleran las reacciones químicas. Hay gran cantidad de enzimas; una para cada reacción química. Sus nombres terminan en asas. Algunas proteínas son hormonas; pero no todas las hormonas son proteínas. Hay proteínas transportadoras de membrana (carriers). Están en la membrana y ayudan a pasar moléculas. Otras proteínas de membrana son receptores de mensajes (receptores de hormonas). Hay proteínas en la sangre; albúmina es la más abundante y se ocupa de transportar moléculas no polares. Tiene otra función colaborando en la entrada y salida desde los vasos y células. Otras proteínas se llaman inmunoglobulinas y tienen función de anticuerpos. Hay proteínas reguladoras, otras se unen al cromosoma (histonas), etcétera.

La gran variabilidad de funciones se debe a la variabilidad estructural de las proteínas.

Las proteínas también sirven como reserva de energía; pero no existen proteínas que ocupen dicha función. Se pueden romper para obtener energía pero esa no es su función. La albúmina es una proteína que se rompe ante la falta de alimento. Actina y miosina están en el músculo y sirven para la contracción muscular. En la degradación, durante ayuno prolongado, se pierde mucha masa muscular y hay falla cardíaca por la falta de proteínas.

Nucleótidos y ácidos nucleicos

Los nucleótidos son los monómeros con los que se construye el polímero denominado ácido nucleico. El nucleótido tiene 3 componentes: 1 pentosa, 1 base nitrogenada y ácido fosfórico.

Al juntar una pentosa con una base nitrogenada, se forma el nucleósido. Al agregar el ácido fosfórico se forma el nucleótido.

La pentosa es un glúcido de 5 carbonos y, la pentosa puede ser ribosa o desoxirribosa.

El carbono 5 está fuera del anillo. Con los carbonos (C) hay alcoholes (OH). Hay una base nitrogenada que contiene nitrógeno (N) y carbono (C). Las bases nitrogenadas son de 2 tipos: purinas y pirimidas.

Dentro de las púricas hay 2 clases, la adenina y la guanina. Pirimídicas hay 3 clases, citosina, timina y uracilo.

Un nucleótido puede tener cualquiera de éstas. La base nitrogenada se une al carbono 1 de la pentosa.

Es una unión covalente llamada glucosídica (la base siempre se une por el nitrógeno). Por lo tanto la unión se denomina N glucosídica.

Para armar el nucleótido, hay que agregar el ácido fosfórico.

El ácido fosfórico tiene lugar para realizar muchas uniones distintas. Al nucleósido se pueden unir 1, 2 o 3 ácidos fosfóricos.

Este es un ejemplo de nucleótido monofosfato. El fosfato se une al carbono 5 de la pentosa, mediante una unión éster.

Si tuviera 2 fosfatos el segundo se une al primero:

Las uniones entre fosfatos son uniones anhídrido (ácido + ácido). Son uniones covalentes fuertes y se grafican mediante un firulete (~). Se denominan uniones de alta energía. Para formarlas hay que entregar mucha energía y al romperlas entregan (liberan) mucha energía. Si se une un tercer fosfato, el tercero se une al segundo fosfato.

Si la pentosa es ribosa y la base nitrogenada es adenina, entonces con 1 fosfato se puede formar AMP (adenosina monofosfato), con 2 fosfatos se forma ADP (adenosina difosfato) y con 3 fosfatos se forma ATP (adenosina trifosfato).

El ATP es la moneda energética. Los productos de la hidrólisis del ATP son ribosa, adenina y 3 fosfatos. Si el azúcar es desoxirribosa, se aclara poniendo una d chiquita delante, a modo de ejemplo, dATP, dADP, dAMP.

dGMP	Desoxi guanina monofosfato
CDP	Citosina difosfato
dTTP	Desoxi timina trifosfato

El ATP tiene la energía en los enlaces de fosfato. Al romperse un enlace de ATP se libera mucha energía y se suelta un fosfato inorgánico (Pi).

ATP ADP + Pi + energía

ADP AMP + Pi + energía

El proceso inverso también se da. En la evolución se llegó a que la mayoría utiliza ATP para las reacciones químicas. La energía se obtiene de los alimentos. Los alimentos son la fuente de energía a partir del cual se obtiene el ATP. El ATP no es una reserva de energía. Todo el tiempo se fabrica y se utiliza ATP. Se fabrica más o menos dependiendo de las necesidades del momento.

El ATP es un nucleótido con una función energética. Otras funciones de nucleótidos son AMPc (AMP cíclico), es un segundo mensajero que funciona dentro de la célula (las hormonas no entran a la célula y el AMPc hace de mensajero de señales hormonales en el interior celular). Otros nucleótidos se llaman coenzimas. Las coenzimas son ayudantes de enzimas. A modo de ejemplo está el NAD, el FAD, el NADP y el CoA.

Los ácidos nucleicos son polímeros lineales de nucleótidos monofosfatos.

Se une el alcohol del carbono 3, con el fosfato del siguiente nucleótido. Es una unión éster llamada fosfodiéster. Si un nucleótido tiene ribosa, entonces todos los nucleótidos del polímero, del ácido nucleico, tiene ribosa. Lo mismo sucede con la desoxirribosa: si uno lo tiene, entonces toda la cadena lo tiene. Las cadenas de nucleótidos con ribosa se denominan ARN, ácido ribonucleico. Las cadenas de nucleótidos con desoxirribosa, se denominan ADN, ácido desoxirribonucleico.

Quedan cadenas lineales con puntas diferentes porque en el nucleótido de arriba, el fosfato del carbono 5 queda libre, y por lo tanto a dicho extremo de la cadena se lo denomina cinco prima (5'). En cambio en la otra punta de la cadena, en el nucleótido final (abajo), el fosfato está ocupado, pero queda libre el alcohol (oxhidrilo) del carbono 3, y por lo tanto a dicho extremo de la cadena se lo denomina tres prima (3').

La diferencia entre la ribosa y la desoxirribosa, es que la ribosa tiene oxhidrilos en los carbonos 2 y 3; en cambio la desoxirribosa, tiene solamente en el carbono 3.

	ADN	ARN
Azúcar	Desoxirribosa	Ribosa
Bases	ATGC (tiene timina)	AUGC (tiene uracilo)
Cadenas	2 (bicatenaria)	1 (monocatenaria)

Las 2 cadenas del ADN bicatenario son complementarias y antiparalelas. Las 2 cadenas complementarias se unen por puentes de hidrógeno.

Son 2 puentes de hidrógeno entre las adenina (A) y la timina (T), y son 3 puentes de hidrógeno entre la guanina (G) y la citosina (C).

En el espacio las 2 cadenas forman una estructura helicoidal, una hélice.

La forma espacial del ARN depende del medio.

El ADN y el ARN difieren en la secuencia de nucleótidos, es decir en las bases. El idioma del ADN son los 4 nucleótidos y cómo se combina. Así porta la información genética. El ARN expresa la información del ADN. La secuencia de nucleótidos contiene la receta de las proteínas. Sobre la base de dichas recetas o instrucciones se arman las proteínas (cadenas polipeptídicas). El ADN lleva la información y el ARN la expresa. El ADN lleva toda la información, en los cromosomas (46 cromosomas en los humanos) alojados en el núcleo. Cada cromosoma lleva una doble hélice de ADN. El ARN sirve para que algo, una parte de esa información se exprese, por lo tanto el ARN es más corto que el ADN. La vida media del ARN es corta y luego se degrada. El ADN es el original que dura mientras la célula exista (la célula no degrada el ADN). Cuando el ADN se copia (replica) cada célula hija recibe una cadena del ADN original.

Energética

El ser vivo es un sistema abierto que intercambia energía y materia con el ambiente. Nosotros obtenemos la energía de los alimentos. Las plantas utilizan la energía lumínica mediante la fotosíntesis. La fotosíntesis es importante porque toma dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O), que son moléculas orgánicas, y las transforma en moléculas orgánicas como la glucosa (C₆H₁₂O₆). Nosotros los animales no podemos hacer eso, sino que debemos obtener las moléculas orgánicas del medio. Otra transformación importante que realizan las plantas es que a la energía lumínica del sol la transforman en energía química. Con energía se puede realizar trabajo, cambios.

Si en lugar de tomar el individuo aislado, miramos lo que sucede en el entorno con la materia y la energía, encontraremos que la materia se recicla. La materia cumple un ciclo: de inorgánico pasa a orgánico y de orgánico pasa a inorgánico. Las plantas realizan el proceso desde lo inorgánico hasta lo orgánico, son productores. Los degradadores (a modo de ejemplo las bacterias) hacen el proceso desde lo orgánico hasta lo inorgánico.

Nosotros somos consumidores. Tanto los consumidores como los productores pueden ser descompuestos por los degradadores.

Hay consumidores primarios, secundarios, terciarios, y se pueden armar cadenas tróficas. Los herbívoros son primarios, los secundarios se comen a los primarios, los terciarios se comen a los secundarios, etcétera. Cualquiera de ellos al morir es material para los degradadores.

El ecosistema no tiene un ciclo. El ecosistema lo que tiene es un flujo, fluye. La energía no se recicla. Hay un aporte constante de energía (lumínica) y esa energía se transforma en la medida en que la utilizamos, ya sea en forma de calor o en otra forma.

A medida que se sube en la cadena trófica, la energía es menor, porque se pierde mucha energía en forma de calor.

Leyes de la Termodinámica

1º La energía se conserva. Siempre que hay un proceso, la energía se transforma pero no se destruye ni se crea. Esta ley habla de la cantidad de energía.

2º Siempre que hay un proceso, la energía útil disminuye. Esta ley habla de la calidad de la energía.

Estos dos principios son para sistemas aislados. El segundo en particular permite predecir cómo ocurrirá un proceso espontáneo. Si un proceso para ocurrir necesita energía, entonces no es espontáneo. La energía total estará formada por la energía útil y la energía inútil. La primera ley dice que se conserva la energía total. La segunda ley dice que aumenta la energía inútil. La energía útil es la energía libre y la energía inútil es la entropía (tendencia al desorden).

Si la energía final es mayor que la inicial el proceso se llama endergónico. Se aportó energía desde fuera y no es espontáneo. Los procesos anabólicos ocurren cuando se sintetizan proteínas; de pocas piezas se llega a algo mayor. La energía final es mayor a la inicial (Ef > Ei)

Si a una molécula grande la rompo y obtengo moléculas menores, entonces degrado y al proceso se lo denomina catabolismo (es un proceso catabólico). Es un proceso exergónico porque libera energía y es espontáneo. La energía final es menor a la inicial (Ef < Ei)

Si no intercambiáramos energía con el ambiente, nosotros no podríamos realizar procesos endergónicos.

ATP ADP + Pi + energía

Es un proceso catabólico exergónico espontáneo.

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