Bioquímica Fundamental

Propiedades de los Aminoácidos

Los aminoácidos pueden comportarse como ácidos o como bases en función del pH del medio. Esto se debe a la presencia de un grupo amino y un grupo carboxilo, lo que les confiere propiedades anfóteras.

El Agua y sus Funciones Biológicas

El agua desempeña cuatro funciones cruciales en los seres vivos:

1. Disolvente de sustancias: Establece enlaces de hidrógeno con otras moléculas, permitiendo la disolución de compuestos polares.
2. Transporte: Facilita el aporte de nutrientes y la eliminación de sustancias de desecho.
3. Estructural: La elevada cohesión de las moléculas de agua favorece la turgencia en plantas y mantiene la forma celular.
4. Termorreguladora: Su alto calor específico mantiene constante la temperatura interna de los seres vivos.

Funciones Biológicas de los Lípidos

Los lípidos cumplen diversas funciones esenciales:

1. Estructural: Los fosfoglicéridos y esfingolípidos son componentes fundamentales de las membranas celulares (bicapa lipídica).
2. Hormonal: Las hormonas esteroideas, como las hormonas sexuales o los corticoides. Por ejemplo, la progesterona regula el ciclo reproductor femenino, mientras que los andrógenos y estrógenos influyen en el desarrollo de las características sexuales secundarias.
3. Energética o de reserva: Los triacilglicéridos (grasas) se almacenan en las semillas de muchas plantas como reserva energética. En vertebrados, se acumulan en células especializadas llamadas adipocitos, que forman el tejido adiposo.

Coenzimas: Definición y Ejemplos

Las coenzimas son compuestos de naturaleza orgánica que se unen a una enzima y son esenciales para su actividad, ya que actúan como aceptores o dadores de grupos químicos. Ejemplos de coenzimas incluyen: NADH, NADPH, FADH₂, ATP y Acetil-CoA.

Transporte y Estructuras Celulares

Transporte a Través de la Membrana Celular

El transporte de moléculas de bajo peso molecular a través de la membrana se clasifica según si ocurre a favor o en contra del gradiente electroquímico:

Transporte Pasivo

Ocurre a favor del gradiente electroquímico y no requiere aporte de energía. Se realiza mediante difusión simple o difusión facilitada.

• Difusión Simple: Determinados solutos (gases, moléculas sin carga o moléculas liposolubles) atraviesan la membrana directamente a través de la bicapa lipídica.
• Difusión Facilitada: Se realiza mediante proteínas transportadoras llamadas permeasas, que funcionan mediante un cambio de configuración, o mediante canales, que son selectivos y responden a estímulos químicos o eléctricos.

Transporte Activo

Es un mecanismo que permite, mediante proteínas transportadoras, el paso de sustancias a través de las membranas celulares en contra del gradiente electroquímico, por lo que es un proceso que requiere aporte energético.

Estructuras y Funciones Celulares

1. La función del Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) es la síntesis y glicosilación de proteínas. La función del Retículo Endoplasmático Liso (REL) está relacionada con la síntesis, almacenamiento y transporte de lípidos, y con los procesos de detoxificación.
2. Un dictiosoma es una agrupación de sáculos en pilas de 5 a 10 unidades que forman parte del Aparato de Golgi.
3. El Aparato de Golgi se relaciona funcionalmente con el Retículo Endoplasmático y los Lisosomas, formando el complejo GERL.
4. Los ribosomas están presentes en todo tipo de células, ya que todas las células sintetizan proteínas.
5. Los lisosomas son vesículas procedentes del Aparato de Golgi que contienen enzimas hidrolíticos e intervienen en la digestión celular.

Genética y Agentes Infecciosos

El Dogma Central de la Biología Molecular

1. Los procesos fundamentales son: 1: Replicación, 2: Transcripción, 3: Retrotranscripción o Transcripción Inversa y 4: Traducción.
2. La transcripción en eucariotas se produce en el núcleo y los ARN precisan de un proceso de maduración.
3. El intrón es la secuencia de nucleótidos que se transcribe, pero no se traduce y, por tanto, no tiene información para formar una cadena peptídica. Un codón es un triplete de nucleótidos del ARNm que codifica un aminoácido.

Ejemplo de Transcripción

Secuencia molde (ADN): 3′-TCGTAAGCTCACTAA-5′
Secuencia transcrita (ARNm): 5′-AGCAUUCGAGUGAUU-3′.
Esta secuencia codifica 5 aminoácidos.

Agentes Infecciosos

• Un bacteriófago es un virus que infecta bacterias.
• Un retrovirus es un virus cuyo material genético es ARN y copia su información en ADN mediante la enzima transcriptasa inversa.
• Un prión es una molécula infecciosa de proteína.
• Un microorganismo patógeno es aquel que causa una enfermedad.

Comparación: Virus y Bacterias

Existen importantes diferencias funcionales y estructurales entre virus y bacterias:

• Ribosomas: Presentes en bacterias; ausentes en virus.
• Estructura de la cubierta: Membrana celular y pared en bacterias; cápsida proteica en virus.
• Metabolismo: Metabolismo propio en bacterias; ausente en virus (son parásitos obligados).
• Reproducción: Capacidad de reproducción propia en bacterias; los virus son parásitos intracelulares obligados.
• Material Genético: Siempre ADN en bacterias; ADN o ARN en virus.
• Tamaño: Las bacterias son significativamente más grandes que los virus.

Definición y Origen de los Antibióticos

Un antibiótico es una sustancia producida por microorganismos que inhibe el crecimiento de bacterias al alterar la formación de su pared, la síntesis de proteínas o la replicación del ADN. Los antibióticos son producidos principalmente por hongos (ej. Penicillium) y por algunas bacterias (ej. actinomicetos como Streptomyces).

Conceptos Clave en Inmunología

1. Selección Clonal: Es el mecanismo mediante el cual la llegada de un antígeno al organismo estimula la proliferación selectiva de linfocitos que tienen en su membrana anticuerpos específicos para ese antígeno, formando un clon de linfocitos.
2. Epítopo o Determinante Antigénico: Es la parte de la molécula del antígeno que es reconocida por el anticuerpo. Un antígeno puede presentar un número variable de epítopos.
3. Opsonización: Es un tipo de reacción antígeno-anticuerpo en la que los anticuerpos, llamados opsoninas, alteran la superficie del patógeno y favorecen su fagocitosis por neutrófilos y macrófagos.

Respuesta Inmune Primaria y Secundaria

La respuesta inmune primaria se produce tras el primer contacto con el antígeno. Proliferan linfocitos que crean células con memoria y consta de tres fases: latencia, logarítmica y declinación.

La respuesta secundaria se produce cuando el antígeno accede por segunda vez al organismo. Es significativamente más rápida y efectiva gracias a la memoria inmunológica generada durante la respuesta primaria.

Aplicaciones y Rol Ecológico de los Microorganismos

Los microorganismos participan activamente en diversos procesos:

• Ciclos Biogeoquímicos: Transforman los componentes del suelo y de la atmósfera en compuestos asimilables para los seres vivos. Por ejemplo, Rhizobium realiza la fijación de nitrógeno en simbiosis con plantas leguminosas (ciclo del nitrógeno).
• Industria Alimentaria: Participan en la producción de alimentos; por ejemplo, Saccharomyces cerevisiae en la fabricación de cerveza mediante fermentación.
• Industria Farmacéutica: Participan en la producción de antibióticos (ej. Penicillium) y en la obtención de vacunas.
• Medio Ambiente: Contribuyen a la producción de biocarburantes y al tratamiento de aguas residuales.