PEP 1 BIOLOGIA CELULAR BIOMOLÉCULAS

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
a (abajo) o b (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 a
1,4 glucosa), lactosa
(galactosa b1,4 glucosa)
y sacarosa (glucosa a 1,
2 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 a1,6
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 fosfatidilX, 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 a-a).
• 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 a Hélice (con los R hacia fuera).
b.2 b
plegada
extendida
b.3 Random
paralela
antiparalela
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: DRibosa(ARN), Ddesoxiribosa(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 mm 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 Tm
• La Tm 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.
ADN estructurado
• Se asocia a histonas
cromatina:
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 H1 permite
que la cromatina se
pliegue sobre sí
misma y forme un
solenoide.
Por definición los solenoides
son nucleosomas unidos
entre sí por histona H1
•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
a Hélice simple y globulada
(ác. Graso insertado en la
monocapa citoplasmática)
a 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)
+ Adenilciclasa
Catálisis de Rx: ATP
(PR) (GDP) altera su
dominio citplasmático
La (PR) trasloca su
(GDP) por (GTP)
Se une a prot. G
(GTP)
AMPc + pirofosfato
A-kinasas (incorporan fosfatos)
Citoplasma
Fosforilan proteínas
Respuesta Celular
b.2 Con fosfolipasa (c o b o c-b)
Señal
cataliza
activa fosfolipasa
fosfolipasa
R.E
Hidrólisis del
fosfatidilinositol
Inositol
Se une a canales de
Ca 2+ en el
sarcoplasma del R.E
Diacilglicérido*
Monocapa
citoplasmática
C-kinasas
Sale Ca 2+ + calmodulina
Complejo calcio-modulina
Activación CaM-kinasas
C- kinasas
*Diacilglicerido
MAP-kinasas
Traslocan al interior
del núcleo
Pueden fosforilar
factores de
transcripciones
Complejo calcio- modulina
Activación CaM- kinasas
NF- kb
Posee un inhibidor
(I)- kb
(I)
fosforila
NF- kb trasloca al
núcleo
Actúa como factor de
transcripción
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)
1 inhibitorio
Libera al
inhibitorio
Se une a la
hormona
1 que se une
a la hormona
Traslocan al
núcleo
2 dominios
Unión
específica a sec.
Promotoras de
genes
determinados
Actúan como
cofactores de
transcripción