Clase 9 - La membrana celular

1.  Composición
     -  Fosfolípidos
     -  Proteínas
     -  Carbohidratos
     -  Colesterol

Gracias a cada uno de estos componentes es que la membrana celular cumple con las siguientes funciones.

2.  Funciones
     -  Aislar a la célula de su medio ambiente, Y a la vez comunicar a la célula con su medio ambiente.
     -  Dejar pasar de modo selectivo distintas moléculas a la célula --> algunas cosas pasarán, otras no.
     -  Dar forma a la célula, hacerla resistente a fuerzas que actúen sobre ella, etc.

En fin, la membrana celular es como la pared de una casa, con varias puertas y ventanas por donde uno deja  pasar lo que quiere, y lo que no, queda afuera.

3.  Fosfolípidos
     -  Recordar de la clase de lípidos, que los fosfolípidos son una cabeza de glicerol unida a 2 ácidos grasos, y a un grupo fosfato:

La cabeza de glicerol es atraída por el agua.  Es decir, es hidrofílica (hidro=agua, fílico="amor").
Los ácidos grasos son repelidos por el agua.  Es decir, son hidrofóbicos (hidro=agua, fóbico=fobia).
O sea, una parte del fosfolípido quiere estar en contacto con el agua (el glicerol) y la otra no quiere estar en contacto con el agua (las colas de ácidos grasos).  Esto hace que los fosfolípidos sean moléculas anfipáticas.
     -  Por esto mismo, es que los fosfolípidos forman una bicapa lipídica.  Hay agua fuera y dentro de la célula, entonces, formando una bicapa, los ácidos grasos quedan por dentro, protegidos del agua, y las cabezas de glicerol quedan por fuera, tocando el agua.  La bicapa luce así:

Los fosfolípidos estan en color dorado en el esquema.  ¿Pueden observar la bicapa lipídica?
     - Pregunta: si el interior de la membrana, o de la bicapa, no "acepta" el agua, ¿podrán moléculas hidrofílicas como el ion calcio cruzar la bicapa?  ¿Podrán moléculas hidrofóbicas como los gases oxígeno y dióxido de carbono cruzar la bicapa?

4.  Proteínas de membrana
     -  Proteínas integrales o intrínsecas: cruzan la membrana de un lado a otro, formando canales de proteína.
     -  Proteínas periféricas o extrínsecas: no cruzan la membrana, si no que se encuentran unidas a las cabezas de glicerol por adentro de la membrana o por afuera de ella.  Tienen funciones como de señalización celular.

5.  Carbohidratos
     -  Se encuentran unidos a proteínas extrínsecas de membrana, formando estructuras como el glicocáliz, que funciona como la "huella digital" de la célula.  O sea, funcionan en procesos de comunicación y señalización celular.

6.  Colesterol
     -  Aporta rigidez a la membrana plasmática.  Recordar, de la clase de lípidos, que el colesterol es un anillo plano hecho de carbonos e hidrógenos.  Por su forma, un tanto "tiesa", logra darle rigidez a la membrana. 

7.  Estructura de la membrana
     -  La membrana celular es asimétrica: la distribución de sus componentes varía de una célula a otra, y no es igual en todos lados. 
     -  La membrana celular es fluída: no es estática, no está quieta, los fosfolípidos se pueden mover en la membrana por ejemplo. 
     -  Por todo esto decimos que la membrana celular responde a un modelo de mosaico fluído.

Clase 8 - La célula

Habiendo terminado ya la unidad "Composición Química de los Seres Vivos", podemos entrar a estudiar la célula, ya que estas moléculas son fundamentales para entender los procesos que en la célula se dan gracias a ellos.

1.  Teoría Celular
     -  La célula como unidad fisiológica de los seres vivos: todo ser vivo está formado por una o más células.  O sea, si pensamos en un organismo vivo como un polímero, su monómero (pieza de lego más chica) es la célula.
     -  La célula como unidad funcional de los seres vivos: todos los procesos que tienen que ocurrir para que sea posible la vida se dan dentro de la célula.
     -  La célula como unidad de origen de los seres vivos: toda célula proviene de una célula pre-existente.
     -  La célula como unidad de herencia de los seres vivos: la información de una célula se traspasa a su próxima generación.

2.  La célula
     -  Las células son muy chicas y podemos sólo verlas con un microscopio.  Ahora, cada célula está compuesta por un número de organelos, al igual como nosotros estamos hechos de una serie de órganos como los pulmones, el estómago, etc.  Es decir, ¡la célula no es lo más chico! A continuación vemos un esquema de la composición de una célula animal (porque las células de los animales no son iguales a las de las plantas):

     -  Cada una de estas partes de la célula es un organelo.
     -  Principales organelos:
       a.  Ribosoma. 
       b.  Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) (número 5 en el diagrama).
       c.  Retículo Endoplasmático Liso (REL). 
       d.  Aparato de Golgi (número 6 en el diagrama).
       e.  Mitocondria (n° 9).
       f.  Núcleo --> envoltura nuclear (2) + nucleolo (1).
       g.  Peroxisoma.
       h.  Lisosoma.
       i.  Citoplasma. 
       j.  Membrana nuclear --> hecha de fosfolípidos, proteínas, carbohidratos, y colesterol.

a.  Ribosoma:  síntesis de proteínas.  Fabrica proteínas, juntando los distintos amino ácidos que están dentro de la célula, con ayuda del ARN (información genética mensajera).
b.  RER: organelo que contiene ribosomas.  Por ende, participa en la síntesis de proteínas.  Sin embargo,  es "más sofisticado" que el ribosoma solo, porque puede darle estructura a las proteínas, por ejemplo, plegándolas a su estructura secundaria.  También guarda calcio en su interior (recordar clase moléculas inorgánicas: sales minerales.  ¿Para qué sirve el calcio?).
c.  REL:  al no tener ribosomas, no puede participar en la síntesis de proteínas.  Sintetiza lípidos.  Funciona como reserva de calcio.
d.  Aparato de Golgi: se encarga de plegar proteínas, agregarles grupos funcionales a todas las moléculas orgánicas (carbohidratos, lípidos, proteínas), activar ciertas moléculas que por "x" motivo están en estado inactivo.  "Enchula" moléculas, para luego mandarlas a donde son necesarias, en pequeñas bolsitas de membrana llamadas vesículas.
e.  Mitocondria: es el "motor" de la célula.  Aportan energía al romper moléculas orgánicas, como por ejemplo glucosa, liberando la energía que tiene en su interior, y guardándola en moléculas especializadas en almacenar energía como por ejemplo ATP (adenosina tri fosfato).
f.  Núcleo:  contiene el ADN, o sea, la información genética.  Éste se concentra en un punto en específico, al encontrarse muy bien empaquetado: a este punto le llamamos el nucleolo.  Para proteger al material genético, el núcleo está envuelto por una membrana llamada la membrana nuclear.  Así, se controla quién entra y quién no al núcleo.  O sea, la membrana nuclear es una especie de pared al núcleo, donde las puertas son los poros nucleares ("hoyitos" por donde pasan algunas cosas, y otras no).  
g.  Peroxisoma: participa en detoxificación celular.  O sea, rompe compuestos tóxicos que puedan estar en la célula como alcohol, o peróxido (más conocido como agua oxigenada, H2O2 --> muy tóxica).
h.  Lisosoma: digestión celular, esto gracias a que contienen muchas enzimas (enzimas=rompen grandes moléculas en sus unidades más chicas).
i.. Citoplasma: mayoritariamente hecho de agua (¿cuáles son las propiedades del agua que la vuelven fundamental para la vida?), es el líquido en el cual encontramos todos los organelos, junto con un gran número de moléculas disueltas y no disueltas útiles para la célula, que viajan hacia los distintos organelos (ejemplo: el oxígeno va hacia la mitocondria, las moléculas orgánicas al lisosoma, etc).

Clase 7 - Ácidos Nucleicos

1.  Composición: C-H-O-N-P (¿qué átomos son estos?).


2.  Función:
     -  Contener toda la información genética de un organismo vivo.
     -  Traspasar esta información como herencia al momento de reproducirse.
     -  Dirigir la síntesis de proteínas --> los ácidos nucleicos indican qué proteínas deben hacerse, cómo, cuándo, etc.  (Recordar que las proteínas participan en la mayoría de los procesos celulares).


3.  Tipos: 
     -  ADN: ácido desoxirribonucleico.  Se mantiene dentro del núcleo de la célula (ver clase 8, "La célula").
     -  ARN: ácido ribonucleico.  Sale del núcleo de la célula (ver clase 8, "Lá célula") para ir a distintas partes, dando información importante, como para la síntesis de proteínas (función ya mencionada).  Es la información genética "mensajera".


4.  Monómeros y Polímeros: 
     -  Monómeros: Los ácidos nucleicos están hechos a partir de nucleótidos.  Los nucleótidos son las "piezas de lego chicas" de los ácidos nucleicos; son la "unidad fundamental".
     -  Estructura de un nucleótido (monómero): al igual que los amino ácidos (¿de qué molécula orgánica son monómeros los amino ácidos?), los nucleótidos están hechos de distintos componentes, como lo muestra el siguiente esquema:

Grupo fosfato + azúcar pentosa + base nitrogenada.

¿Qué quiere decir "azúcar pentosa"? Los monosacáridos pueden clasificarse de acuerdo a cuántos carbonos contengan.  Un azúcar pentosa es un monosacárido con 5 carbonos.

ADN vs ARN: la pentosa del ADN será un monosacárido llamado desoxirribosa.  La pentosa del ARN será un monosacárido llamado ribosa.  Ambos son pentosas.
ADN vs ARN: en el carbono 2, ADN tiene un "H" (hidrógeno).  En el carbono 2, ARN tiene un "OH" (oxígeno+hidrógeno=hidroxilo).

     -  Bases nitrogenadas: compuestos orgánicos que contiene 1 o más átomos de nitrógeno como lo indica su nombre.  Existen cuatro bases nitrogenadas, clasificadas de la siguiente manera:

PURINAS: Adenina - Guanina.

PIRIMIDINA: Timina - Citosina.

Existe una quinta base nitrogenada, que sólo encontramos en ARN: uracilo.  Esta reemplaza a la citosina.  O sea, en ARN las bases nitrogenadas se clasifican de la siguiente manera: 

PURINAS: Adenina - Guanina.

PIRIMIDINA: Timina - URACILO.

     -  Polímeros: los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos.  Los nucleótidos se unen entre si por el enlace fosfodiéster, como se muestra en el siguiente esquema:

El carbono 3 de la pentosa del primer nucleótido, se enlaza con el grupo fosfato del siguiente nucleótido, en un enlace fosfodiéster.

El resultado es una hebra de ADN, si el monosacárido (azúcar) de los nucleótidos es desoxirribosa, o una hebra de ARN, si el monosacárido (azúcar) de los nucleótidos es ribosa.

Ahora bien, el material genético no está todavía listo:
     -  Estructura del material genético: es bicatenario, bi=2, catenario=cadena.  O sea, está compuesto por dos cadenas, o dos hebras de ácidos nucléicos.  Veamos el siguiente esquema:

A la izquierda tenemos una hebra de ácido nucléico, formada gracias a enlaces fosfodiéster entre los distintos nucleótidos, y a la derecha tenemos otra hebra de ADN.  Las bases nitrogenadas de cada hebra de ADN están "mirándose".  Estas bases que están frente a frente se van a unir por medio de una fuerza llamada "puente de hidrógeno" (la misma fuerza que hay entre moléculas de agua).  Ahora bien, no se van a unir con cualquiera.  

Adenina (purina) + Timina (pirimidina) --> dos puentes de hidrógeno.

Guanina (purina) + Citosina (pirimidina) --> tres puentes de hidrógeno.

O sea, purinas y pirimidinas se unen entre si. 

Si recordamos que en ARN no existe citosina, si no que uracilo, en una molécula de ARN la guanina se va  unir a uracilo.

¿Cuál es el resultado de todas estas interacciones? 

     -  Una molécula muy resistente.  ¿Por qué es esto importante?  El material genético tiene que cuidarse MUCHO ya que es donde está toda nuestra información, para cada uno de los procesos que ocurren en nuestro cuerpo.

5.  Propiedades

     -  Desnaturación:  al igual que las proteínas, el ADN puede desnaturarse por factores como altas temperaturas.  Si recordamos, las proteínas van perdiendo su estructura conforme se desnaturan, pero no se rompen los enlaces peptídicos entre los amino ácidos del polipéptido.  De modo similar, la desnaturación de una molécula de ADN o ARN rompe los puentes de hidrógeno entre bases nitrogenadas, pero no rompe los enlaces fosfodiéster entre los nucleótidos.    

Clase 6 - Lípidos (grasas)

1.  Composición: C-H-O-P-S (¿qué átomos son estos?)
2.  Propiedades: 
     -  No se disuelven en agua (pensar cuándo le echamos aceite al agua, ¿qué pasa?  ¿Qué vemos?).
     -  Presentan un aspecto graso, es decir, son brillantes y al tacto son grasientos.

3.  Tipos: a diferencia de las otras moléculas orgánicas que hemos visto, los carbohidratos y las proteínas, los lípidos no están hechos a partir de monómeros que se ensamblan unos con otros.  Es decir, no hay una pequeña piezecita común a todas las grasas, que uniéndose unas con otras por medio de la polimerización, formen una molécula grande (macromolécula).  Por lo mismo, los lípidos son un grupo altamente heterogéneo (variado) de moléculas.  Podemos mencionar algunos de los lípidos más importantes en el cuerpo humano:
     -  Fosfolípidos:  una molécula de glicerol + 2 ácidos grasos + 1 grupo fosfato.
     -  Triglicéridos: una molécula de glicerol + 3 ácidos grasos.
     -  Esteroles:  anillos de C y H, con algunos oxígenos entre medio.  Ejemplo de esterol es el colesterol.

Algunas definiciones para entender mejor estos tipos de lípidos:
     -  Glicerol: molécula hecha de C, H y O.  Su fórmula química es la siguiente: C₃H₈O_3.
     -  Ácido graso: cadena de C y H.  Se dibuja como se indica en el diagrama de abajo, donde cada vértice (punta) es un carbono.
     -  Grupo fosfato: estructura molecular con fósforo, P, presente.

Diagramas de fosfolípidos, triglicéridos, y el colesterol, se encuentran abajo.

Las grasas también se pueden clasificar según sean saturadas o insaturadas.  Una grasa será saturada si es que los ácidos grasos que la componen son saturados, o insaturada si sus ácidos grasos son insaturados.
     -  ¿A qué nos referimos con saturados?  Saturado= lleno.  Un lípido que está lleno de hidrógenos será un lípido saturado.  Por el contrario, un lípido que no esté lleno de hidrógenos será un lípido insaturado=no lleno.  ¿Lleno (o no lleno) de qué?  H.            
     -  ¿Cómo se insatura una grasa?  Generando enlaces dobles entre los carbonos.  El C tiene que estar generar 4 enlaces, sea con H, o con otros átomos.  Si quiere sacarse un hidrógeno de encima, se une dos veces con el carbono de al lado.  El H entonces ya no es necesario, se va, y quedamos con menos hidrógenos=no llenos de hidrógenos=insaturados.  O sea, un lípido con enlaces dobles será insaturado.  Por el contrario, un lípido que sólo tenga enlaces simples entre sus carbonos será saturado.  ¿Por qué?  Porque está lleno de hidrógenos (con ellos el carbono logra sus 4 enlaces).
     -  Representando enlaces simples/dobles: los simples se representan con una línea.  Los dobles, con dos.

Abajo vemos diagramas de ácidos grasos insaturados, y saturados.

Pregunta de reforzamiento:  ¿qué tipos de grasas vemos abajo, saturadas o insaturadas?

3.  Funciones de los lípidos:  
     -  Membrana plasmática/Membrana celular: imaginemos que tenemos una pequeña bolsa de plástico, llena de cosas diversas adentro.  Todo lo que está adentro conforma la célula.  ¿Qué separa a las cosas de adentro, del ambiente de afuera?  La bolsa.  La bolsa representa entonces la membrana plasmática: un "plastiquito" que envuelve la célula y la separa de su alrededor.  La membrana celular está hecha principalmente por fosfolípidos, y también encontramos un poco de colesterol.
     -  Vitaminas:  las vitaminas pueden dividirse en aquellas hidrosolubles, y liposolubles.  Las liposolubles se disuelven en grasa, porque son lipídicas, y las hidrosolubles en agua, porque no son lipídicas.  Ejemplos de vitaminas liposolubles: A, D, E, K.  Pregunta de reforzamiento: ¿para qué sirven estas vitaminas?  ¿En qué alimentos las encontramos? 
     -  Hormonas: muchas de las hormonas sexuales, que controlan las funciones sexuales del ser humano, son esteroles (recordar, según dice más arriba, qué es un esterol).  Ejemplos: testosterona, progesterona, corticoides.
     -  Reserva de energía:  los lípidos son la molécula orgánica con más energía de todas.  1 gramo de carbohidratos, o proteínas, tiene 4 calorías.  1 gramo de lípido tiene 9 calorías, ¡más del doble! Por eso que comer muchas grasas hace que subamos de peso.