Unidad i introducción membrana transporte

Bienvenidos al curso de Bioquímica I

Prof. Alfonso R. Bravo H.

Prof. Alfonso R. Bravo Henríquez. 2008.

Unidad I: Introducción a la Bioquímica. Organización

de la materia viva. Topoquímica. Introducción al metabolismo intermediario.

Objetivos Específicos:

• Definir y conocer el desarrollo y alcance de la Bioquímica y su relación con otras Disciplinas del área de la salud.

• Estudiar la organización de la materia viva.

• Analizar la topoquímica celular.

• Conocer los conceptos básicos sobre metabolismo intermediario.

Introducción a la Bioquímica

¿ Qué es la BIOQUÍMICA ?

“El estudio de las sustancias presentes en los organismos vivos y de las reacciones químicas en las que se basan los procesos vitales”.

Es la ciencia que estudia la química de los seres vivos. Describe la estructura, organización y función de la materia viva en términos moleculares.

El objetivo último de la Bioquímica es determinar cómo interactúan entre sí los conjuntos de moléculas inertes que constituyen los organismos vivos a fin de mantener y perpetuar el estado vital de estos.

Ramas de la BIOQUÍMICA:

Son aquellas donde se recogen y estudian los conceptos básicos. Podemos citar:

• Bioquímica estructural.

• Bioquímica metabólica.

• Enzimología.

• Bioenergética.

• Bioquímica de la información genética o Biología molecular.

Disciplinas derivadas de la BIOQUÍMICA:

Tienen gran importancia en la mayor calidad de vida actual y en las acciones relacionadas con la preocupación por la conservación ambiental.

• Neuroquímica

• Fotobioquímica

• Bioquímica clínica

• Inmunoquímica

• Tecnología enzimática

• Bioquímica de alimentos.• Bioquímica Vegetal.• Bioquímica ambiental.• Ingeniería genética.• Biotecnología.

Aportes de otras disciplinas a la BIOQUÍMICA:

Métodos de estudios en BIOQUÍMICA:

Son los procedimientos experimentales más utilizados para separar, purificar, identificar y cuantificar sustancias celulares.

• Homogenización.

• Centrifugación.

• Métodos Bioquímicos de purificación. •Técnicas de detección.

• Marcaje isotópico en Sistemas Biológicos.

• Electroforesis.

Métodos de estudios en BIOQUÍMICA:• Homogenización.

Tejido intacto

Componentes celulares disgregados

Métodos de estudios en BIOQUÍMICA:• Centrifugación.

Métodos de estudios en BIOQUÍMICA:• Marcaje Isotópico.

Organización de la materia viva

Resumen sobre Características de la Materia Viva:

Elevada Organización

Dependencia Ambiental

Capacidad de Autorreplicación

Dinamismo Metabólico

Movimiento

Niveles de organización:(Bioelementos)

(Biomoléculas)

Los BIOELEMENTOS:

Son los elementos químicos que constituyen los seres vivos.

< 0,1%~ 4,5%

Bioelementos del cuerpo humano:

Papel de los BIOELEMENTOS PRIMARIOS:

Las combinaciones del carbono con otros elementos forman los Grupos Funcionales.

Papel de los BIOELEMENTOS SECUNDARIOS:

Tienen diferentes funciones.

Papel de los OLIGOELEMENTOS:

Tienen diferentes funciones.

Resumen del papel de los BIOELEMENTOS:

• Plásticas o estructurales: Ca, P

• Catalíticas: Zn, Cu

• Osmóticas: Na, K

• Reguladoras equilibrio ácido-base: H H+ OH-

Las BIOMOLÉCULAS:

ORGÁNICAS

Topoquímica

Estudia la composición, ubicación y funciones de las diferentes biomóleculas en la célula.

La TOPOQUÍMICA CELULAR:

Topoquímica

1.- Nucleolo. 2.- Núcleo celular. 3.- Ribosoma. 4.- Vesículas. 5.- Retículo endoplasmático rugoso. 6.- Aparato de Golgi. 7.- Membrana plasmática. 8.- Retículo endoplasmático liso. 9.- Mitocondria. 10.- Vacuola. 11.- Citoplasma. 12.- Lisosoma. 13.- Centriolo.

Topoquímica

La MEMBRANA PLASMÁTICA:

La membrana plasmática o citoplasmática es una estructura laminar que engloba a las células, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior y el exterior de éstas. Se asemeja a las membranas que delimitan los orgánulos de células eucariotas (membranas subcelulares).

Lípidos Proteínas

Bicapa lipídica

Topoquímica

Características de la MEMBRANA PLASMÁTICA:

• Esta compuesta por una lamina que sirve de “contenedor” para el citosol y los distintos compartimentos internos de la célula.

• Está formada principalmente por lípidos y proteínas, pero también hay carbohidratos.

• La principal característica de esta barrera es su PERMEABILIDAD SELECTIVA, lo cual le permite “seleccionar” las moléculas que entran y salen de la célula.

• Tiene un grosor aproximado de 75 Å.

• No es visible al microscopio óptico pero sí al microscopio electrónico.

Topoquímica

Composición de la MEMBRANA PLASMÁTICA:

Posee una composición química de 52% de proteínas, 40% de lípidos y 8% de azúcares.

La composición varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentren.

Ej: Vainas de mielina (más lípidos), membrana mitocondrial (más proteínas), membrana de plaquetas y células epiteliales (más carbohidratos o glucocálix)

Topoquímica

Las PROTEÍNAS pueden ser integrales (intrínsecas) o periféricas (extrínsecas).

Proteína integral: es aquella proteína que se halla embebida en la bicapa lipídica, atravesándola.

Proteína periférica: es aquella proteína de membrana que no atraviesan completamente la bicapa y se encuentra unida a esta mediante uniones no covalentes (débiles),.

“Las proteínas intergrales pueden atravesar más de una vez la bicapa lipídica”.

Topoquímica

Las PROTEÍNAS de la membrana tienen diferentes funciones: transportadoras, conectoras (conectan la membrana con la matriz extracelular o con el interior), receptoras (encargadas del reconocimiento celular y adhesión) y enzimas.

Topoquímica

Los LÍPIDOS es su mayoría (98%) son anfipáticos, es decir que presentan un extremo hidrófilo (que tiene afinidad e interacciona con el agua) y un extremo hidrofóbico (que repele el agua).

Tipos de lípidos:

Fosfoglicéridos: fosfatidiletanolamina o cefalina y la fosfatidilcolina o lecitina.

Esfingolípidos: esfingomielina, cerebrósidos y gangliósidos.

Colesterol: no estirificado.“Las propiedades de barrera de permeabilidad de la membrana

dependen de la bicapa lipídica”.

Topoquímica

Los LÍPIDOS presentan diferentes movimiento en la membranas.

“A mayor cantidad de colesterol, menos permeable y fluida es la membrana”.

Topoquímica

Los CARBOHIDRATOS están en la membrana unidos covalentemente a proteínas (glicoproteínas) o a lípidos (glicolípidos). Pueden ser polisacáridos u oligosacáridos. Se encuentran en el exterior de la membrana.

Topoquímica

Funciones de la membrana: PERMEABILIDADLa permeabilidad de las membranas es la facilidad de las moléculas para pasarla y depende de:

• Solubilidad en los lípidos.

• Tamaño.

• Carga.

También depende de las proteínas de membrana de tipo:

Canales: algunas proteínas forman canales por donde pueden pasar sustancias polares o cargadas eléctricamente que no atraviesan la capa de fosfolípidos.

Transportadoras: otras proteínas se unen a la sustancia de un lado de la membrana y la llevan del otro lado donde la liberan.

Topoquímica

Funciones de la membrana: TRANSPORTELos mecanismos que permiten a las sustancias cruzar las membranas plasmáticas son esenciales para la vida y la comunicación de las células. Para ello, la célula dispone de dos procesos: transporte Pasivo y transporte Activo.

Topoquímica

Transporte PASIVO:Es un proceso de difusión de sustancias a través de la membrana. Se produce siempre a favor de un gradiente de concentración, es decir, de donde hay más concentración hacia el medio donde hay menos concentración.

Mayor concentración

de soluto

Menor concentración

de soluto

Puede ser:

1. Difusión Simple a través de la bicapa lipídica.

2. Difusión Simple a través de una proteína de canal.

3. Difusión Facilitada por proteínas transportadoras o permeasas.

proteínas

Topoquímica

Tipos de DIFUSIÓN FACILITADA:

Según la dirección del transporte puede ser:

Uniporte: una molécula, una dirección.

Simporte: dos moléculas, misma dirección.

Antiporte: dos moléculas, dirección opuesta.

Topoquímica

Diferencias entre DIFUSIÓN SIMPLE y FACILITADA:

(a) Difusión Simple: la velocidad de transporte siempre es directamente proporcional a la concentración de la molécula transportada.

(b) Difusión Facilitada: A elevadas concentraciones de la molécula transportada, la proteína transportadora se satura y la velocidad de difusión alcanza el máximo nivel, permaneciendo constante.

Topoquímica

Transporte ACTIVO:En este proceso también actúan proteínas de membrana, pero éstas requieren energía, en forma de ATP, para transportar las moléculas al otro lado de la membrana en contra de un gradiente de concentración.

Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, y la bomba de Ca.

Exterior

Interior

Topoquímica

Funciones de la membrana: TRANSPORTE

Introducción al metabolismo intermediario

Concepto de METABOLISMO:

El metabolismo es el conjunto de reacciones y procesos físico-químicos que ocurren en una célula.

Fases:

• Catabolismo

• Anabolismo

“Un metabolito es cualquier molécula utilizada o producida

durante el metabolismo”.

Introducción al metabolismo intermediario

Concepto de RUTA METABÓLICA:

En bioquímica, una ruta metabólica o vía metabólica es una sucesión de reacciones químicas que conducen de un sustrato inicial a uno o varios productos finales, a través de una serie de metabolitos intermediarios.

A → B → C → D → E

A es el sustrato inicial, E es el producto final, y B, C, D son los metabolitos intermediarios de la ruta metabólica.

Unidad i introducción membrana transporte

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