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BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR

Dr. JAIME CHAMOCHUMBI, M.A

Los organismos tienen un único PLAN MAESTRO de organización y su análisis constituye el CAMPO Y

OBJETO DE ESTUDIO de la Biología CelularMolecular: el

átomo, la molécula y la estructura como punto de partida para explicar las

distintas funciones celulares.

SIGLO:

XIII ANTEOJOS EN AMÉRICAXVI MICROSC. COMPUESTOXVII HOOKE: “celdillas” (1665)

LEEUWENHOECK, 1673XIX SCHLEIDEN, 1838 (BOTÁNICO)XIX SCHWANN, 1839 (ZOOÓLOGO)

LA CÉLULA ES LA UNIDAD ESTRUCTURAL DE LA VIDA

LA CÉLULA ES LA UNIDAD FISIOLÓGICA DE LA VIDA

LA CÉLULA ES LA UNIDAD REPRODUCTIVA Y GENÉTICA DE TODO

SER VIVO

PROPIEDADES DE LAS CÉLULAS:• Muestran complejidad y

organización elevadas• Poseen un programa genético y

recursos para aplicarlos• Tienen capacidad para reproducirse a sí mismas

• Procesan (captan y consumen) energía

• Efectuan variadas reacciones químicas

• Responden a estímulos• Se autorregulan

De un huevo fertilizado, en sus primeros períodos de segmentación, se pueden obtener células totipotentes; Cuando la segmentación

avanza y ya se diferencian las blastómeras, del Maciso Celular Interno se pueden obtener células pluripotentes. De éstas es fácil obtener material

para un cultivo celular primario

Fragmentación celular Conjunto de métodos y técnicas para obtener fracciones puras o enriquecidas de un determinado componente celular: orgánulos

(mitocondrias, peroxisomas, etc.) una fracción de membrana (membrana

plasmática, carioteca), complejos multiproteicos (citoesqueleto de

actina, microtúbulos, poros nucleares, etc.), para estudios bioquímicos y fisiológicos fuera de las células

SOLUCIÓN SUSPENSORA: Solución amortiguadora o

tampón, SSF, Solución azucarada isotónica, para mantener la integridad de

organelos y enzimas durante el fraccionamiento

HOMOGENIZACIÓN. Rompe enlaces y libera contenido

celular sin dañar el medio en suspensión

CENTRIFUGACIÓN DIFERENCIAL 

La centrifugación diferencial se basa en la existencia de

diferentes partículas en la suspensión que difieren en su densidad de la del medio. Si se

centrifuga en condiciones suaves sedimentarán las

partículas mayores y/o más densas. Cuando el sobrenadante de la primera centrifugación es

centrifugado con mayor velocidad y tiempo sedimentan

de nuevo las partículas más densas presentes  y así

sucesivamente

Muchos factores inducen a la muerte celular en medios de cultivo: la disminución de nutrientes, la

acumulación de toxinas; las variaciones de pH, alta o baja disolución de

oxígeno; cambios en la temperatura, fuerzas hidrodinámicas, etc.

QUÍMICA DE LA MATERIA VIVALa química de los organismos vivientes es muy

compleja. Los seres vivos se rigen por las leyes de la

química y la física. La química de los seres vivos, es la bioquímica.Las fuerzas que permiten la interacción de los

átomos en las moléculas se conocen como enlace químico: la fuerza de unión que existe entre dos

átomos, cualquiera que sea su naturaleza, debido a la transferencia total o parcial de electrones

para adquirir ambos su octeto electrónico

Enlace covalente es aquel en que 2 átomos comparten dos electrones. Es muy fuerte y

se rompe con dificultad. Existen varias clases de enlaces covalentes: Enlace simple

(H2),  doble (CO2), triple (N3), covalente coordinado (NH4

+).Enlace Iónico.- Donde la diferencia de

electronegatividades es muy grande y el átomo más electropositivo cede los electrones al más electronegativo.

*Se rompe con facilidad obteniéndose los iones que lo forman, generalmente basta

disolver la sustancia.

EL AGUASu estructura molecular es un dipolo: su constante dieléctrica es muy alta, más que cualquier otro líquido, lo que le confiere gran poder disolvente aún en

cantidades muy pequeñas, lo que hace que no sea nunca

químicamente pura, lleva siempre diversas sustancias, como gases,

sales o grasas, disueltas. Esta molécula es débilmente

ionizable, y su pH aproximado es 6.

El agua desempeña también un papel importante en la descomposición

metabólica de moléculas tan esenciales como las

proteínas y los carbohidratos. Este

proceso, llamado hidrólisis, se

produce continuamente en las células vivas. 

Funciones biológicas del agua1. Soporte o medio donde ocurren

las reacciones metabólicas 2. Amortiguador térmico 

3. Transporte de sustancias 4. Lubricante, amortiguadora del

roce entre órganos 5. Favorece la circulación y

turgencia 6. Da flexibilidad y elasticidad a los

tejidos 7. Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo,

aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio. 

Macromoléculas (Biomoléculas)        Cuando se unen dos

monómeros en un enlace y se desprende una molécula de agua, se

habla de una reacción  de condensación.

Si la reacción ocurre al contrario, esto es, que se rompe el enlace con la adición de una molécula de agua

y se regeneran los monómeros originales se habla de reacciones

de hidrólisis. Los organismos vivos combinan

reacciones de hidrolisis (digestión) y condensación (síntesis) para la

construcción de sus macromoléculas.

Los tipos principales de biomoléculas son: las proteínas,

formadas por cadenas lineales de aminoácidos; los ácidos nucleicos, formados por bases nucleotídicas,

los polisacáridos, formados por subunidades de azúcares (monosacáridos u osas) y

los lípidos formados por glicerol, ácidos grasos o colesterol. Los

aminoácidos están unidos por enlaces peptídicos, las osas de

los polisacáridos por enlaces glucosídicos  y los lípidos y ácidos

nucleicos por enlaces éster.

GLÚCIDOS O CARBOHIDRATOSLos glúcidos, carbohidratos, «hidratos

de carbono» o sacáridos, son moléculas orgánicas compuestas por C, H y O. Se encuentran exclusivamente en alimentos de origen vegetal (legumbres, harinas, verduras y frutas) y también en algunos tejidos animales, como LACTOSA y GLUCÓGENO (en el hígado).

Sirven como fuente de energía para todas las actividades celulares vitales. Aportan entre 4 y 4,5 kcal/gramo y son considerados macro nutrientes energéticos al igual que las grasas.

Son la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía.

Clasificación•Monosacáridos u Osas

Son azúcares que no se hidrolizan, o que per hidrólisis no generan otros azúcares más

simples.

•Polisacáridos u ÓsidosAzúcares complejos; todos

ellos hidrolizables

Monosacáridos: • Se clasifican :

oSegún su estructura química en aldosas y cetosasoSegún el número de carbonos en: triosas (3C),

tetrosas (4C), pentosas (5C), hexosas (6C), etc.

Glucosa: Es un glúcido que se encuentra libre en la uva. Polimerizada da lugar a polisacáridos, constituyendo la celulosa y el almidón en los vegetales y el glucógeno en los animales. Es el azúcar más importante desde el punto de vista energético.

D – GLUCOSA L - GLUCOSA

D– GLUCOSA

beta - glucosídico alfa - glucosídico

LÍPIDOS

Conjunto heterogéneo de biomoléculas cuya característica distintiva aunque no exclusiva es la insolubilidad en agua, y solubilidad en disolventes orgánicos (benceno, cloroformo,

éter)

Son ternarios: C, H y O.Pueden encontrarse unidos covalentemente con otras

biomoléculas como en el caso de los glicolípidos (membranas biológicas).

También son numerosas las asociaciones no covalentes de los lípidos con otras biomoléculas, como en el caso de las

lipoproteínas y de las estructuras de membrana.1 g de estas moléculas genera más de 9 kcal.

Hidrofobicidad.

La baja solubilidad se debe a que su estructura química es fundamentalmente hidrocarbonada (alifática, alicíclica o

aromática), con gran cantidad de enlaces C-H y C-C. La naturaleza de estos

enlaces es 100% covalente y su momento dipolar es mínimo.

El agua, al ser una molécula muy polar, con gran facilidad para formar puentes

de hidrógeno, no es capaz de interaccionar con estas moléculas

Ecuación general de hidrólisis ácida de un triglicérido

Ecuación general de la saponificación de un triglicérido