Principios Esenciales de la Biología Celular y Metabolismo

Fundamentos de Biología Molecular y Metabolismo

Procesos Celulares Básicos

• Dogma central de la biología molecular: La secuencia de bases en el ADN se transfiere a la secuencia de aminoácidos de una proteína mediante el proceso de transcripción y traducción.
• Catabolismo: Degradación de compuestos para obtener energía y precursores metabólicos que se utilizarán en reacciones de síntesis.
• Anabolismo: Síntesis de moléculas complejas a partir de precursores sencillos con gasto de energía.
• Poder reductor: Posee un carbono anomérico libre con un grupo aldehído o que puede formar uno. Ese grupo puede oxidarse y, al hacerlo, reduce otra molécula.
• ATP: Fuente de energía libre para las reacciones biosintéticas; son producidos en la degradación de metabolitos complejos.

Metabolitos y Biotecnología

• Metabolito primario: Se utiliza para la actividad combinada de todas las rutas que interconvierten metabolitos importantes, así como para la conversión de energía. Algunas moléculas esenciales para la vida son: carbohidratos, grasas, proteínas y ácidos nucleicos.
• Metabolito secundario: Son las reacciones de síntesis o degradación de moléculas no esenciales para la célula. Se encuentran solo en organismos específicos o grupos de organismos (ej. aceites esenciales, terpenos y mucílagos).
• Biotecnología: Es toda aplicación tecnológica que utiliza sistemas biológicos, organismos vivos y sus derivados para la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos.
• Biotecnología vegetal: Se encarga de desarrollar nuevas variedades de rasgos en plantas de cultivo o forestales, logrando así estudiar las moléculas que conforman a una planta y las características que les proporcionan. Sus utilidades son: mejorar las características vegetales, explotar la diversidad natural, beneficiar al medio ambiente y contribuir al avance científico.

Propiedades Químicas y Estructurales

• pH: Es una medida que nos indica qué tan ácida o alcalina es una sustancia líquida. Significa "potencial de hidrógeno" y mide la cantidad de iones de hidrógeno. Se mide en una escala de 0 a 14: <7 (ácido), =7 (neutro), >7 (alcalino/básico).
• Diferencia entre almidón y celulosa: El almidón está hecho de alfa-glucosa (uniones alfa-1,4), por eso es flexible y digerible. La celulosa está hecha de beta-glucosa (uniones beta-1,4), lo que forma cadenas rectas que nuestro cuerpo no puede romper porque no tenemos la enzima necesaria (la celulasa).
• Direccionalidad: Significa que las cadenas de ARN y ADN tienen un sentido de lectura único. Este sentido va siempre del extremo 5' al extremo 3'.

Genética y Organización Celular

• Gen: Es un trozo de ADN que contiene las instrucciones para fabricar una proteína. Su función es decirle a la célula cómo unir los aminoácidos para crear una proteína específica. Los genes se encuentran ordenados uno detrás de otro dentro de los cromosomas, en el núcleo de las células.
• Cromatina: Es la forma en la que el ADN se encuentra organizado dentro del núcleo de las células eucariotas. Es esencialmente la combinación de ADN y proteínas. Hay dos tipos:
  • Eucromatina: Es la forma menos compacta (laxa). Permite el acceso a los genes para que el ADN se pueda transcribir.
  • Heterocromatina: Es la forma muy compacta. Los genes están tan apretados que no se pueden leer.

Enzimología y Bioenergética

Factores que afectan a la actividad enzimática

• Temperatura: El aumento de temperatura acelera la reacción, pero si es excesiva, destruye la enzima.
• Concentración del sustrato: Al aumentar el sustrato aumenta la velocidad, hasta que todas las enzimas se saturan.
• Concentración de la enzima: A mayor cantidad de enzimas disponibles, más rápida es la velocidad de reacción.
• Inhibidores: Moléculas que se unen a la enzima y disminuyen o anulan por completo su actividad.

Lípidos y Respiración Celular

• Propiedad y estructura de un lípido de membrana: Deben ser anfipáticos. Esto significa que tienen una zona hidrofílica (que interactúa con el agua) y una hidrofóbica (que la repele). Esta dualidad le permite formar la bicapa protectora de la célula. Estructura: Cabeza polar (hidrofílica), esqueleto central y dos colas apolares (hidrofóbicas).
• Funciones de los lípidos: Reserva energética (triglicéridos), estructural (fosfolípidos), reguladora (testosterona) y protectora (ceras).
• Fosforilación oxidativa: Es el proceso final de la respiración celular donde se fabrica la mayor cantidad de energía (ATP) para la célula utilizando oxígeno; se produce en la membrana interna de las mitocondrias.