Conceptos Fundamentales de Biología Molecular y Celular

Fuerzas de Van der Waals

Es la fuerza atractiva o repulsiva entre moléculas (o entre partes de una misma molécula). Son fuerzas débiles, diferentes al enlace covalente o iónico.

Ósmosis

Es un fenómeno en el que se produce el paso del disolvente entre dos soluciones de diferente concentración a través de una membrana semipermeable (que impide el paso de las moléculas de soluto). El disolvente, que en los seres vivos es el agua, se mueve desde la solución de menor concentración de soluto hacia la de mayor concentración.

Glúcidos (Carbohidratos)

Monosacáridos

Son los glúcidos más sencillos, constituidos por una sola cadena polihidroxialdehídica o polihidroxicetónica. A partir de 7 carbonos son inestables. Se nombran añadiendo la terminación -osa al número de carbonos. Por ejemplo: triosa, tetrosa, pentosa, hexosa, etc. La fórmula general es: C_n(H₂O)_n. Son blancos, dulces, solubles en agua, cristalizables y no hidrolizables. Cumplen una función energética y, en algunos casos, estructural.

Oligosacáridos

Son los glúcidos formados por la unión de dos a diez monosacáridos. Los más importantes son los disacáridos (unión de dos monosacáridos).

Polisacáridos

Son los glúcidos formados por la unión de más de diez monosacáridos.

Glucosa

Es el glúcido más abundante; es el llamado azúcar de uva. En la sangre se halla en concentraciones de un gramo por litro. En la naturaleza se encuentra la D-(+)-glucosa, también llamada por ello dextrosa (glúcido dextrógiro). La glucosa, al disolverse en agua, forma un ciclo hexagonal que se denomina glucopiranosa. Se ha formado un hemiacetal (unión de un aldehído con un alcohol) intramolecular. El carbono 1 es ahora asimétrico y se denomina carbono anomérico. Según la posición de su grupo —OH a un lado (abajo) u otro (arriba) del plano, se distinguen dos nuevas estructuras denominadas anómeros: el anómero α y el anómero β, respectivamente.

Galactosa

Se puede hallar en la orina de los animales, en forma de β-D-galactosa. Junto con la D-glucosa forma el disacárido lactosa, glúcido propio de la leche. Se la encuentra también como elemento constitutivo de muchos polisacáridos (gomas, pectina y mucílagos).

Fructosa

Es una cetohexosa. Se halla en forma de β-D-fructofuranosa. Es fuertemente levógira, por lo que también se la llama levulosa. Se encuentra libre en la fruta y, asociada con la glucosa, forma la sacarosa. En el hígado se transforma en glucosa, por lo que tiene el mismo poder alimenticio que esta.

Almidón

Es el polisacárido de reserva propio de los vegetales. Se acumula en forma de gránulos dentro de los plastos de la célula vegetal. Está formado por miles de moléculas de glucosa. Al no estar disuelto en el citoplasma, no influye en la presión osmótica interna y constituye una gran reserva energética que ocupa poco volumen.

Glucógeno

Es el polisacárido propio de los animales. Se encuentra en el hígado y en los músculos. Desde el punto de vista químico, es similar al almidón; está constituido por un polímero de maltosas unidas mediante enlaces α(1→4) con ramificaciones en posición α(1→6), pero con mayor abundancia de ramas. Estas aparecen, aproximadamente, cada ocho o diez glucosas.

Prueba de Fehling

Consiste en calentar una disolución compuesta por el glúcido que se investiga y sulfato de cobre (II). Si el glúcido es reductor (mono y disacáridos, excepto la sacarosa), se oxidará, reduciendo el sulfato de cobre (II), de color azul, a óxido de cobre (I), de color rojo anaranjado. Si no es reductor, la reacción no se producirá y el color no cambiará.

Isomería de Función

Compuestos con la misma fórmula química molecular pero distintos grupos funcionales. Las aldosas son isómeros de las cetosas. A estos compuestos se les llama isómeros funcionales o estructurales y químicamente son compuestos de propiedades distintas.

Isomería Espacial (Estereoisomería)

Si dos compuestos comparten la misma fórmula estructural, pero la diferencia entre ellos se debe a la posición relativa de los átomos en el espacio, se dice que los dos compuestos presentan isomería espacial o estereoisomería. Se produce cuando el monosacárido (u otro compuesto) posee algún carbono asimétrico o quiral. Llamamos carbono asimétrico al que tiene cuatro grupos distintos unidos.

Isomería Óptica

Cuando se hace incidir un plano de luz polarizada sobre una disolución de monosacáridos que poseen carbonos asimétricos, el plano de luz se desvía. Si la desviación se produce hacia la derecha, se dice que el isómero es dextrógiro y se representa con el signo (+). Si la desviación es hacia la izquierda, se dice que el isómero es levógiro y se representa con el signo (-).

Lípidos

Ácidos Grasos

Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal. Cuentan con un número par de átomos de carbono (entre 4 y 24). Tienen en un extremo un grupo carboxilo (–COOH). En la naturaleza es muy raro encontrarlos en estado libre. Están formando parte de los lípidos y se obtienen a partir de ellos mediante la ruptura por hidrólisis.

Esterificación

Un ácido graso se une a un alcohol mediante un enlace covalente, formando un éster y liberándose una molécula de agua. Mediante hidrólisis (hirviendo con ácidos o bases), el éster se rompe y da lugar de nuevo al ácido graso y al alcohol.

Saponificación

Es una reacción típica de los ácidos grasos, en la cual reaccionan con bases (NaOH o KOH) y dan lugar a una sal de ácido graso, que se denomina jabón.

Comportamiento Anfipático

Las moléculas de jabón presentan simultáneamente una zona lipófila o hidrófoba, que rehúye el contacto con el agua, y una zona hidrófila o polar, que tiende a contactar con ella.

Colesterol

Forma parte estructural de las membranas de las células de los animales, a las que confiere estabilidad debido a que disminuye la movilidad de las moléculas de fosfolípidos, ya que se sitúa entre los fosfolípidos y fija a estas moléculas. El colesterol se une mediante su grupo polar con las zonas hidrófilas de los fosfolípidos contiguos, mientras que el resto de su molécula interacciona con las zonas lipófilas de estas moléculas. El colesterol es muy abundante en el organismo y es la molécula base para la síntesis de casi todos los esteroides. Es importante porque contribuye a la regulación térmica, es una fuente de grasa y energía, y cumple funciones estructurales esenciales al proporcionar estabilidad.

Proteínas

Aminoácidos

Son compuestos orgánicos de bajo peso molecular. Están compuestos siempre de C, H, O y N, y además pueden presentar otros elementos. Se caracterizan por poseer un grupo carboxilo (–COOH) y un grupo amino (–NH₂).

Carácter Anfótero

Es una propiedad de las proteínas; cuando entran en contacto con un medio acuoso, los aminoácidos se ionizan doblemente dependiendo del pH, comportándose como un ácido, como una base o como ambas a la vez.

Punto Isoeléctrico

Es el pH en el cual el aminoácido tiende a adoptar una forma dipolar neutra, con tantas cargas positivas como negativas. También es el valor del pH en el cual un aminoácido se encuentra doblemente ionizado.

Enlace Peptídico

Es el enlace químico que une aminoácidos entre sí para formar cadenas más largas.

Alfa-Hélice (α-Hélice)

Se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí misma la estructura primaria (por puentes de hidrógeno).

Desnaturalización y Renaturalización

Consiste en la pérdida de todas las estructuras de orden superior (secundaria, terciaria y cuaternaria), quedando la proteína reducida a un polímero con estructura primaria, es decir, la pérdida de su configuración nativa.

Ácidos Nucleicos

ADN y ARN: Funciones Esenciales

El ADN forma genes, el material hereditario de las células, y contiene instrucciones para la producción de todas las proteínas que el organismo necesita. El ARN está asociado a la transmisión de la información genética desde el núcleo hacia el citoplasma, donde tiene lugar la síntesis de proteínas, proceso al cual está estrechamente relacionado.

ARN Mensajero (ARNm)

Constituye entre el 2-5% del total de ARN. Tiene estructura lineal, salvo en algunas zonas de la cadena donde se forman horquillas debido a la existencia de complementariedad de las bases. Su función es transmitir la información contenida en el ADN y llevarla hasta los ribosomas, para que en ellos se sinteticen las proteínas a partir de los aminoácidos que aportan los ARNt.

ARN de Transferencia (ARNt)

Tiene entre 70 y 90 nucleótidos y se encuentra disperso en el citoplasma. Hay unos cincuenta tipos de ARNt. Su función es transportar aminoácidos específicos hasta los ribosomas, donde, según la secuencia especificada en un ARN mensajero (transcrita, a su vez, del ADN), se sintetizan las proteínas. Las diferencias entre los ARNt se deben fundamentalmente a una secuencia de tres bases nitrogenadas, denominada anticodón.

ARN Ribosómico (ARNr)

Este tipo de ARN representa el 80% del peso de dichos orgánulos. El ARNr presenta segmentos lineales y segmentos en doble hélice. Está asociado con las proteínas ribosómicas para formar los ribosomas, constituyendo una estructura relacionada con la síntesis de proteínas (proporciona alojamiento al ARNm y a los ARNt, portadores de los aminoácidos que formarán las proteínas durante dicho proceso).

Comparativa: ADN vs. ARN

Células

Células Procariotas vs. Células Eucariotas