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La Biología Molecular estudia la química y física
de las moléculas que constituyen los seres vivos
A pesar de la biodiversidad, la composición
química y los procesos metabólicos de todos los
seres vivos son notablemente similares
Los principios físicos y químicos que rigen a los
sistemas vivos son los mismos que rigen a los
sistemas abióticos (no vivos)
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Bioelementos Mayoritarios en Humanos
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Bioelementos Minoritarios (Oligoelementos)
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Isótopos Radioactivos (Radionúclidos)
A pesar de la diferencia en el número de
neutrones, el cuerpo trata a todos los isótopos
de un elemento dado de la misma manera química.
Las reacciones de una grasa, de una hormona o de
un medicamento pueden ser detectadas en el
interior de un organismo si se marcan con un
radionúclido como el 14C o el tritio (3H)
Además del 14C (usado para establecer la edad de
los registros fósiles) y del tritio (3H), los
radioisótopos más frecuentemente utilizados en
Biología son el 35S, el 32P y 33P y el iodo 125I
y 131I.
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Implica la irradiación selectiva de las lesiones
minimizando la que reciben los órganos vecinos.
Los radiofármacos son usados tanto para obtener
imágenes como para el tratamiento. Las
aplicaciones terapéuticas se remontan a más de 80
años con el uso ininterrumpido del 131I para
tratar tejido tiroideo cancerígeno y del 32P en
la trombocitosis y en la policitemia vera.
Actualmente incluyen el tratamiento del cáncer
diferenciado de tiroides, del dolor óseo
metastático, del carcinoma hepatocelular y las
metástasis hepáticas, del linfoma no Hodgkin
folicular y de los tumores neuroendocrinos. Los
radionúclidos recientemente incorporados son el
Itrio-90, el Renio-186 y 188, el Samario-153 y el
Lutecio-177. La radioinmunoterapia combina un
isótopo radiactivo , con la actividad de un
anticuerpo monoclonal especifico, que se adhiere
a la superficie celular, que ha demostrado su
eficacia en la recurrencia de cierta estirpe de
linfomas
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Disuelve diferentes tipos de compuestos
(propiedad solvente o disolvente)
Manifiesta los fenómenos de cohesión y adhesión
Tiene un alto grado de tensión superficial
Tiene elevado calor específico, debido a puentes
de H intermoleculares
Alcanza su mayor densidad a los 4C pero por
debajo de esa temperatura la densidad disminuye
nuevamente
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El agua disuelve diferentes tipos de compuestos
en grandes cantidades. Debido a sus propiedades
como solvente y a la tendencia de los átomos de
ciertos compuestos de formar iones al estar en
solución, desempeña un cometido importante al
facilitar las reacciones químicas
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Sus moléculas presentan una fuerte tendencia a
unirse entre sí (cohesión), debido a la presencia
de puentes de hidrógeno entre ellas. También se
adhieren a otras sustancias que tienen en su
superficie grupos de átomos o moléculas cargados
(adhesión)
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El alto grado de tensión superficial del agua es
debido a la cohesión de sus moléculas, ya que
éstas se atraen entre sí con mayor fuerza que las
moléculas del aire. Las moléculas de agua de la
superficie libre se agrupan formando una capa
debido a la atracción que ejercen sobre ellas
otras moléculas de agua situadas por debajo. Este
hecho es importante en el caso de las plantas
acuáticas y en el desarrollo de las larvas de
algunos insectos.
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(No Transcript)
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En el hielo los puentes de hidrógeno mantienen a
las moléculas de agua más separadas que en el
agua líquida (la densidad del hielo es 10 menor
que la densidad del agua) por eso el hielo flota
sobre el agua fría, que es más densa. Esta
propiedad del agua ha sido esencial en la
aparición, supervivencia y evolución de la vida
en la Tierra. Si el hielo tuviera una densidad
mayor se hundiría y hasta los océanos se
congelarían desde el fondo hasta la superficie
haciendo imposible la vida. El hielo aísla el
agua líquida que se encuentra por debajo,
evitando el congelamiento de ésta y permitiendo
que animales y plantas sobrevivan por debajo de
la superficie de hielo.
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(No Transcript)
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La mayor parte de los compuestos químicos
presentes en los seres vivos contienen esqueletos
de carbono unidos por enlaces covalentes. Estas
moléculas se denominan compuestos orgánicos
.
Los compuestos orgánicos constituidos por carbono
e hidrógeno solamente se llaman hidrocarburos. No
son frecuentes en los seres vivos, pero los
combustibles son hidrocarburos provenientes de
compuestos orgánicos de especies que murieron
hace millones de años
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BIOPOLÍMEROS
Muchas moléculas de importancia biológica, como
los polisacáridos, las proteínas y los ácidos
nucleicos, son muy grandes y se denominan
macromoléculas o polímeros biológicos
(biopolímeros). Las células sintetizan polímeros
al unir covalentemente pequeños compuestos
orgánicos llamados monómeros
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Los carbohidratos , hidratos de carbono o
glúcidos contienen átomos de C, H y O en una
proporción 121, equivalente a un átomo de
carbono por cada molécula de agua. De allí su
nombre. Algunos carbohidratos son moléculas
simples pequeñas como los azúcares
(monosacáridos) , mientras otros forman largos
polímeros (polisacáridos) como el almidón y el
glucógeno que funcionan como reservorios de
materia y energía, o como la celulosa y la
quitina que son componentes estructurales.
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Enantiómeros
Son moléculas que corresponden a una imagen
especular (en el espejo) de otra molécula.
Constituyen un tipo de isómeros ópticos o
estereoisómeros ópticos. Debe recordarse que los
cuatro grupos ligados a un átomo simple de
carbono se ubican en los vértices del tetraedro
Si los cuatro grupos son diferentes entre sí, el
carbono central se llama asimétrico o quiral (del
griego keirós mano). Los cuatro grupos se
ubican alrededor del carbono central en dos
formas distintas, que constituyen imágenes en
espejo la una de la otra. Estas dos moléculas son
enantiómeros si no se sobreponen una con otra,
sin importar cuanto se roten en el espacio
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Azúcares simples que contienen de 3 a 7 átomos de
carbono. Son polialcoholes con función aldehído
(aldosas) o cetona (cetosas).
MONOSACÁRIDOS
Todos los monosacáridos ?excepto la
dihidroxiacetona? tienen uno o más átomos de C
asimétricos o quirales (las cuatro valencias del
C están unidas a átomos o grupos atómicos
distintos). El gliceraldehído contiene un solo C
asimétrico o centro quiral y se presenta en forma
de dos isómeros ópticos o enantiómeros el D- y
el L-gliceraldehído, que sólo difieren en el
sentido en que desvían el plano de la luz
polarizada el D desvía la luz polarizada hacia
la derecha (isómero dextrógiro) y el L a la
izquierda (levógiro).
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Son polímeros de monosacáridos lineales o
ramificados con un número de unidades monoméricas
reducido. Los oligosacáridos más frecuentes en la
naturaleza son la inulina, la oligofructosa y los
galactooligosacáridos. La inulina y oligofructosa
están presentes en muchos vegetales.
Los oligosacáridos forman parte de los
glucolípidos y glucoproteínas que se encuentran
en la superficie externa de la membrana
plasmática y por lo tanto tienen una gran
importancia en las funciones de reconocimiento
celular.
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En un polisacárido se unen por condensación
varias unidades de azúcares simples unidos por
enlace O-glicosídico. El polisacárido puede ser
una cadena simple larga o una cadena ramificada.
Pueden estar constituidos por un solo tipo de
monosacáridos (homopolisacáridos) o por más de
uno (heteropolisacáridos) Los organismos guardan
glucosa como polisacáridos de reserva. Son
reserva de materia (para constituir otras
moléculas) y de energía (pueden oxidarse para
obtener ATP). El almidón es el polisacárido de
reserva típico de los vegetales yl el glucógeno
de los animales.
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Conjunto de biomoléculas orgánicas, químicamente
heterogéneas, insolubles en agua y solubles en
solventes orgánicos no polares (cloroformo, éter,
éter de petróleo, benceno, etc.). Esta definición
se basa en una propiedad física común que es la
solubilidad y no en los grupos funcionales
presentes en sus moléculas, ya que la naturaleza
química de los lípidos es muy variada. Son
compuestos de distribución universal en células y
organismos y cumplen funciones esenciales.
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Los glicerolípidos son ésteres de un trialcohol
llamado glicerol (1,2,3trihidroxi-propanol) que
puede estar esterificado con 1, 2 o 3 moléculas
de un ácido graso, formándose un monoglicérido,
diglicérido o triglicérido, respectivamente. Al
combinarse con el glicerol, el carboxilo terminal
del ácido graso reacciona con uno de los grupos
OH del glicerol, formándose un enlace covalente
llamado éster y se pierde una molécula de agua.
Cuando un ácido graso es reemplazado por un ácido
fosfórico estamos en presencia del ácido
fosfatídico, que al esterificarse con alcoholes o
aminoalcoholes genera los glicerofosfolípidos o
fosfolípidos
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