Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica | Infermeria

I 0 flashcards i 7 preguntes més al document.

Text del document

APUNTS BIOLOGIA Grau en Infermeria Universitat Ramon Llull AprenAI 2026-2027 Apunts complets de Biologia per a Infermeria: biomolècules, fisiologia de la membrana cel·lular, mitosi, meiosi, glicòlisi, cicle de Krebs i metabolisme. APREN.AI Índex 1 Bases químiques i propietats de l'aigua 1. Estructura atòmica, ions i bioelements 2. Enllaços químics i biomolècules 3. L'aigua: propietats, funcions biològiques i dissolucions 4.

Dinàmica química, equilibri i escala de pH Biomolècules orgàniques 2 Glúcids i Lípids Glúcids: Concepte i Monosacàrids Enllaç Glicosídic, Disacàrids i Polisacàrids Lípids: Concepte, Àcids Grassos i Lípids Simples Lípids Complexos, Isoprenoides i Colesterol Lipoproteïnes Plasmàtiques 3 Proteïnes, Enzims i Àcids Nucleics Els aminoàcids: estructura, comportament àcid-base i enllaç peptídic Organització estructural de les proteïnes i pèrdua de funció L'hemoglobina i la fisiologia del transport sanguini de gasos Catàlisi enzimàtica i regulació metabòlica Estructura dels nucleòtids i comparativa entre ADN i ARN Biologia Cel·lular 4 Membrana, Transport i Estructura Cel·lular Organització i arquitectura de la membrana plasmàtica Mecanismes de transport transmembrana Transport massiu vesicular i especialitzacions de superfície Organització del citoplasma: citosol i citoesquelet Estructura del nucli cel·lular i empaquetament gènic 5 Expressió Gènica, Cicle Cel·lular i Meiosi El flux de la informació genètica i la regulació epigenètica Potencialitat de les cèl·lules mare i reprogramació iPS El cicle cel·lular somàtic i la mitosi Meiosi: recombinació i generació de gàmetes haploides Modalitats de mort cel·lular: apoptosi enfront de necrosi Metabolisme 6 Vies Catabòliques dels Glúcids i Respiració 1.

Concepte de metabolisme i vies del catabolisme Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 1 2. Destinacions cel·lulars de la glucosa i glicòlisi citoplasmàtica 3. Respiració aeròbica: de la matriu mitocondrial a la fosforilació oxidativa 4.

Rutes anaeròbiques: fermentació làctica i Cicle de Cori 7 Lípids, Aminoàcids i Integració Metabòlica Metabolisme lipídic: catabolisme i biosíntesi Metabolisme d'aminoàcids i el cicle de la urea Integració i interrelacions metabòliques entre teixits 8 Resum per repassar Bases químiques, aigua i biomolècules bàsiques Proteïnes, catàlisi enzimàtica i transport de gasos Biologia cel·lular i flux de la informació gènica Metabolisme intermediari i integració fisiològica Solucions de les preguntes de repàs Aquests apunts poden contenir errors o omissions. Són un material de suport i no substitueixen el temari oficial ni el professorat: contrasta la informació important.

Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 2 1 Bases químiques i propietats de l'aigua EN ACABAR SABRÀS Distingir els components atòmics, els tipus d'ions i la classificació dels bioelements. Diferenciar els tipus d'enllaços químics i les classes de dissolucions aquoses. Explicar les propietats biològiques de l'aigua i l'homeòstasi hídrica. Calcular el pH i aplicar el principi de Le Châtelier a l'equilibri químic. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 1 Per què l'aigua pura condueix molt menys l'electricitat que l'aigua mineral o biològica?

La matèria viva està constituïda pels mateixos elements químics que el medi inanimat, organitzats segons lleis físicoquímiques universals que permeten el funcionament cel·lular. ESQUEMA Bases químiques de la matèria viva 1. Estructura atòmica, ions i bioelements L'àtom és la unitat fonamental de la matèria. El seu nucli conté protons amb càrrega elèctrica positiva i neutrons sense càrrega. Orbitant al voltant del nucli es troben els electrons amb càrrega negativa. El nombre atòmic correspon estrictament a la quantitat de protons del nucli. Habitualment, el nombre de protons coincideix amb el de neutrons.

Tanmateix, els àtoms d'un mateix element que presenten una xifra diferent de neutrons s'anomenen isòtops. Estructura de la matèria Components atòmics i enllaços Àtom i ions Protons, neutrons i electrons Enllaços químics Covalents i no covalents Elements i molècules Composició biològica Bioelements Primaris, secundaris i oligoelements Biomolècules Inorgàniques i orgàniques Medi aquós i equilibri Propietats de les dissolucions L'aigua Dissolucions i homeòstasi Equilibri i pH Le Châtelier i àcid-base Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 3 L'estabilitat química s'assoleix quan la capa orbital externa conté 8 electrons (o 2 en el cas de l'heli).

Quan un àtom transfereix o guanya electrons, adquireix càrrega elèctrica i es transforma en un ió: Catió: àtom que perd electrons i queda carregat positivament, com el sodi ( ). El procés de pèrdua d'electrons s'anomena oxidació. Anió: àtom que guanya electrons i adquireix càrrega negativa, com el clor ( ). L'electronegativitat és la capacitat o força intrínseca que posseeix un àtom per atreure electrons cap a si mateix. Els elements químics que formen la matèria viva s'anomenen bioelements i es divideixen en tres categories: Bioelements primaris: imprescindibles per bastir les biomolècules bàsiques: carboni (C), hidrogen (H), oxigen (O), nitrogen (N) i fòsfor (P).

Bioelements secundaris: calci (Ca), ferro (Fe), magnesi (Mg), clor (Cl), sodi (Na), potassi (K) i sofre (S). Oligoelements: presents en proporcions molt reduïdes però indispensables: fluor (F), iode (I), cobalt (Co), crom (Cr) i liti (Li), entre d'altres. COMPROVA-HO 2 Què distingeix dos isòtops d'un mateix element químic? 2. Enllaços químics i biomolècules Els àtoms s'uneixen entre si mitjançant enllaços químics per donar lloc a molècules més estables: Tipus d'enllaç Característiques principals Exemples o subtipus Covalent polar Compartició asimètrica d'electrons deguda a diferències d'electronegativitat; es generen pols elèctrics. Senzill, doble o triple.

Covalent no polar Compartició equitativa d'electrons sense separació de càrregues netes. Senzill, doble o triple. No covalent: Iònic Atracció electroestàtica entre ions de càrrega oposada després d'una transferència d'electrons. Sals minerals (com NaCl). No covalent: Pont d'hidrogen Interacció feble intermolecular per atracció de càrregues parcials oposades. Xarxes d'unió entre molècules d' . No covalent: Hidrofòbic Rebuig i agrupament d'estructures apolars en presència d'aigua. Interaccions lipídiques en medi aquós.

Aquestes unions configuren dos grans grups de biomolècules: Inorgàniques: molècules senzilles no exclusives dels éssers vius, tals com el diòxid de carboni ( ), l'aigua ( ), l'oxigen molecular ( ), els fosfats i els carbonats. Orgàniques: estructures formades per esquelets de carboni, des de monòmers fins a grans macromolècules. Na+ Cl H O 2 CO 2 H O 2 O 2 Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 4 ERROR FREQÜENT Confondre el clorur amb un catió o el calci amb un anió per culpa d'una lectura ràpida. Recorda que els àtoms que alliberen electrons esdevenen positius ( , ) i els que en reben adquireixen càrrega negativa ( ). 3.

L'aigua: propietats, funcions biològiques i dissolucions L'aigua és líquida a temperatura ambient, actua com a conductor tèrmic, posseeix una tensió superficial molt alta i conté minerals i nutrients dissolts. El trencament dels seus ponts d'hidrogen permet l'evaporació. En el nostre organisme, l'aigua compleix papers biològics essencials: transporta nutrients, elimina toxines, lubrica les articulacions i participa en la regulació de la temperatura corporal. A més, actua com a electròlit feble capaç de conduir l'electricitat, especialment quan conté sals dissoltes, ja que l'aigua destil·lada pura és una conductora molt menys eficient.

Segons la seva relació amb l'aigua, les substàncies es classifiquen en: Hidrofíliques: presenten afinitat per l'aigua i s'hi dissolen fàcilment (per exemple, les sals). Hidrofòbiques: repel·leixen l'aigua i no s'hi dissolen (com ara els lípids). DEFINICIÓ L'homeòstasi hídrica és la capacitat i necessitat de l'organisme de regular i mantenir constants els volums d'aigua corporal dins d'uns límits estrictes.

A causa de la seva condició de dissolvent excel·lent, les mescles aquoses es classifiquen segons la grandària del solut: Tipus de mescla Mida de la partícula de solut Dissolucions veritables Inferior a Dispersions col·loïdals Entre i Suspensions o mescles grolleres Superior a COMPROVA-HO 3 En quin rang de mida es troben les partícules d'una dispersió col·loïdal? 4. Dinàmica química, equilibri i escala de pH Una reacció química consisteix en la transformació d'uns reactius inicials en productes finals ( ). Quan els productes poden reaccionar entre ells per regenerar els compostos de partida ( ), la reacció és reversible.

Na+ Ca2+ Cl 0,001 μm 0,001 μm 0,1 μm 0,1 μm A + B C + D C + D A + B Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 5 La velocitat de reacció és el ritme temporal al qual els reactius es transformen en productes. Aquest procés depèn directament de tres factors: la concentració de reactius, la temperatura del medi i la presència de catalitzadors. DEFINICIÓ El principi de Le Châtelier estableix que si un sistema en equilibri químic es modifica afegint o retirant reactius o productes, l'equilibri s'altera temporalment per desplaçar-se i recuperar la mateixa proporció.

El pH quantifica l'acidesa o basicitat expressant la concentració d'ions hidrogen lliures ( ) en una solució: El comportament d'àcids i bases en medi aquós es defineix com segueix: Àcid: substància que en dissoldre's allibera ions al medi. Base: substància que en dissolució atreu o capta ions . L'homeòstasi del pH corporal requereix conservar els valors àcid-base estables dins d'intervals determinats. Com que cada teixit o compartiment del cos té un pH òptim característic, l'organisme ha de mantenir el nivell precís en el lloc adequat. COMPROVA-HO 4 Què li passa a l'equilibri d'una reacció segons Le Châtelier si retirem part del producte?

IDEES CLAU Els protons i neutrons determinen el nucli atòmic, mentre que el nombre atòmic indica exclusivament la quantitat de protons. Els bioelements primaris essencials de la matèria viva són C, H, O, N i P. L'aigua és un solvent excel·lent que regula la temperatura, lubrica estructures i manté l'homeòstasi hídrica. Segons la mida del solut, les mescles aquoses es classifiquen en dissolucions veritables, dispersions col·loïdals i suspensions. El principi de Le Châtelier dicta com es restaura l'equilibri químic davant de canvis en la concentració de reactius o productes. El pH mesura la concentració de protons mitjançant la fórmula i requereix control homeostàtic precís.

COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 5. Com influeixen els ponts d'hidrogen en l'evaporació de l'aigua? 6. Quina diferència funcional existeix entre un àcid i una base en solució? H+ pH = log[H ] + H+ H+ pH = log[H ] + Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 6 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 7. Quina partícula atòmica determina exclusivament el nombre atòmic d'un element? 8. Quin d'aquests bioelements s'enquadra dins dels bioelements primaris? 9. Quina mida de partícula caracteritza una dispersió col·loïdal? 10. Com actua una substància bàsica en un medi aquós?

El positró a) El protó b) El neutró c) L'electró d) Calci a) Ferro b) Fòsfor c) Magnesi d) Entre 0,001 i 0,1 µm a) Superior a 10 µm b) Superior a 0,1 µm c) Menor a 0,001 µm d) Alliberant protons H a) Eliminant ponts d'hidrogen b) Atraient electrons lliures c) Atraient ions H d) Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 7 2 Glúcids i Lípids EN ACABAR SABRÀS Distingir l'estructura química dels monosacàrids i els principals tipus d'enllaç glicosídic. Comparar les funcions biològiques i la digestibilitat del midó, el glucogen i la cel·lulosa. Classificar els lípids segons la seva composició química i el seu grau de saturació.

Explicar l'organització d'una lipoproteïna i ordenar els seus tipus segons la densitat. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 11 Per què el midó vegetal és un aliment bàsic per als humans però la fusta o l'herba rica en cel·lulosa no ens aporten nutrients directes? Els glúcids i els lípids constitueixen dues famílies fonamentals de biomolècules orgàniques amb papers decisius en l'emmagatzematge d'energia, l'arquitectura cel·lular i la comunicació biològica.

ESQUEMA Biomolècules orgàniques: Glúcids i Lípids Biomolècules orgàniques 2 Glúcids i Lípids 3 Proteïnes, Enzims i Àcids Nucleics Glúcids Polihidroxialdehids i cetones Monosacàrids Aldoses, cetoses i derivats Polisacàrids Glucogen, midó i cel·lulosa Lípids Molècules insolubles o amfipàtiques Lípids simples Àcids grassos, acilglicèrids, cèrids Lípids complexos Glicerofosfolípids de membrana Isoprenoides i esteroides Terpens, colesterol i lipoproteïnes Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 8 Glúcids: Concepte i Monosacàrids DEFINICIÓ Un glúcid és químicament un polihidroxialdehid o una polihidroxicetona, o bé un derivat o polímer d'aquests compostos.

Presenten sempre un esquelet carbonat. Els monosacàrids són les unitats bàsiques o monòmers dels glúcids. Estan formats per cadenes d'entre 3 i 7 àtoms de carboni i solen adoptar estructures cícliques en dissolució aquosa. Es classifiquen segons el grup carbonil que presenten: Aldoses: contenen un grup aldehid. Un exemple clau és la glucosa (hexosa de 6 carbonis). Cetoses: contenen un grup cetona. Un exemple clau és la fructosa (hexosa de 6 carbonis). A partir d'aquestes estructures es formen monosacàrids derivats amb modificacions químiques específiques: Aminosucres: incorporen un grup amino ( ), com la glucosamina i la galactosamina.

Desoxisucres: perden un àtom d'oxigen en un dels seus carbonis, com la desoxiribosa, present en l'esquelet de l'àcid desoxiribonucleic (ADN). Sucres alcohol o hidrogenats: s'obtenen per reducció del grup carbonil, com el glicerol i el sorbitol. Enllaç Glicosídic, Disacàrids i Polisacàrids La unió covalent entre monosacàrids té lloc mitjançant l'enllaç glicosídic. Aquest enllaç es produeix entre dos grups hidroxil ( ) amb l'alliberament d'una molècula d'aigua ( ). Per trencar aquest enllaç cal afegir una molècula d'aigua mitjançant una reacció d'hidròlisi. Els disacàrids resulten de la unió de dos monosacàrids: Maltosa: glucosa + glucosa unides per enllaç .

Lactosa: galactosa + glucosa unides per enllaç (el sucre de la llet). Sacarosa: glucosa + fructosa unides per enllaç (el sucre de canya). Els polisacàrids són polímers llargs de monosacàrids.

La geometria de l'enllaç determina la seva estructura tridimensional i funció biològica: Polisacàrid Tipus d'enllaç Estructura espacial Funció biològica Glucogen Cadenes i ramificacions Estructura ramificada Reserva energètica en animals Midó: α-amilosa Cadenes Polímer lineal en hèlix Reserva energètica vegetal NH 2 OH H O 2 α(1 4) β(1 4) α(1 2) α(1 4) α(1 6) α(1 4) Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 9 Polisacàrid Tipus d'enllaç Estructura espacial Funció biològica Midó: amilopectina Cadenes i ramificacions Estructura ramificada Reserva energètica vegetal Cel·lulosa Fins a 3.000 glucoses amb enllaç Cadenes lineals esteses Estructural vegetal (la més abundant) Entre els polisacàrids derivats trobem l'heparina i els proteoglicans, components essencials del cartílag.

ERROR FREQÜENT Confondre la digestibilitat dels enllaços i és una errada clàssica d'examen. La cel·lulosa està formada per glucoses unides mitjançant enllaços β(1 4), no hidrolitzables pels enzims digestius dels vertebrats, mentre que el midó i el glucogen presenten enllaços que sí es degraden enzimàticament. COMPROVA-HO 12 Quina conseqüència funcional té per als vertebrats que la cel·lulosa contingui enllaços β(1 4) en lloc d'enllaços α(1 4)? Lípids: Concepte, Àcids Grassos i Lípids Simples Els lípids són biomolècules orgàniques insolubles en aigua o amb caràcter amfipàtic (presenten una regió afí a l'aigua i una altra que la rebutja).

Exerceixen diverses funcions biològiques: Energètica: magatzem altament concentrat de calories. Estructural: integrants de la bicapa lipídica de les membranes (vegeu «Biologia Cel·lular — Membrana, Transport i Estructura Cel·lular»). Aïllant: actuen com a protectors termoaïllants. Senyalització: intervenen en la comunicació intercel·lular i intracel·lular. Els lípids simples estan compostos exclusivament per carboni, hidrogen i oxigen (C, H i O): Àcids grassos: cadenes hidrocarbonades molt llargues que finalitzen en un grup carboxil o àcid (- COOH).

Poden ser àcids grassos saturats (disposen de tots els hidrogens possibles, sense dobles enllaços) o àcids grassos insaturats (no contenen el màxim d'hidrogens degut a la presència d'un o més dobles enllaços ). Acilglicèrids: molècules formades per la unió covalent d'àcids grassos amb una molècula de glicerol mitjançant enllaços èster. Cèrids: coneguts com a ceres, compleixen tasques de protecció i impermeabilització. α(1 4) α(1 6) β(1 4) α β α(1 4) C = C Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 10 Lípids Complexos, Isoprenoides i Colesterol Els lípids complexos contenen C, H i O juntament amb altres àtoms com fòsfor, nitrogen o sofre.

Destaquen els glicerofosfolípids (o fosfolípids), formats per una molècula de glicerol unida a àcids grassos, un grup fosfat i un substituent polar (X). Presenten un cap polar i cues apolars, fet que els permet formar bicapes lipídiques estables. Els isoprenoides deriven del monòmer hidrocarbonat d'isoprè (molècula de 5 carbonis): Terpens: compostos generats per la unió d'almenys 2 unitats d'isoprè. Esteroides: derivats cíclics d'isoprenoides amb una estructura característica de quatre anells fusionats. El colesterol és l'esteroide més rellevant en animals.

Desenvolupa una funció estructural fonamental en les membranes cel·lulars, participa en la digestió i actua com a precursor dels àcids biliars i de les vitamines liposolubles i . Lipoproteïnes Plasmàtiques Com que els lípids són insolubles en medis aquosos, el seu transport a través del torrent sanguini requereix complexos macromoleculars anomenats lipoproteïnes, formats per la combinació de lípids i proteïnes. A la seva perifèria es disposa una escorça hidrofílica integrada per fosfolípids (amb els caps polars cap a l'exterior) i colesterol lliure (amb el seu grup hidroxil exposat enfora).

A la regió interna o nucli hidrofòbic s'empaqueta el colesterol esterificat (completament insoluble) juntament amb altres lípids neutres.

Les lipoproteïnes es classifiquen en funció de la seva densitat creixent: Lipoproteïna Densitat Origen Funció principal Quilomicrons (QM) Mínima Intestí (apareixen després de la ingesta) Transport dels lípids de la dieta ingerida VLDL Molt baixa (Very Low Density) Fetge Transport de lípids sintetitzats pel fetge LDL Baixa (Low Density) Fetge (derivades de VLDL) Aporta colesterol a les membranes cel·lulars; el seu excés provoca plaques a les artèries HDL Alta (High Density) Fetge i intestí Recull el colesterol sobrant dels teixits cap al fetge per sintetitzar vitamines o eliminar-lo amb la bilis D 2 D 3 OH Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 11 COMPROVA-HO 13 Quina diferència funcional existeix entre les lipoproteïnes LDL i HDL pel que fa a la circulació del colesterol?

IDEES CLAU Els glúcids són polihidroxialdehids (aldoses com la glucosa) o polihidroxicetones (cetoses com la fructosa). L'enllaç glicosídic es produeix per condensació de grups amb pèrdua d'una molècula de . La cel·lulosa té enllaços no hidrolitzables pels vertebrats, a diferència del midó i el glucogen amb enllaços . Els lípids simples (C, H, O) inclouen àcids grassos saturats (sense enllaços dobles) i insaturats (amb dobles enllaços ). El colesterol és un esteroide essencial de membrana i precursor de la vitamina D i àcids biliars. Les lipoproteïnes transporten lípids pel plasma; s'ordenen de menor a major densitat en QM, VLDL, LDL i HDL. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 14.

En què es diferencien estructuralment els àcids grassos saturats dels insaturats? 15. Com s'organitza internament i externament una lipoproteïna plasmàtica? BIOMOLÈCULES ORGÀNIQUES 3 Proteïnes, Enzims i Àcids Nucleics EN ACABAR SABRÀS Calcular el comportament de càrrega d'un aminoàcid en funció del seu punt isoelèctric. Distingir els quatre nivells estructurals de les proteïnes i les bases de la seva desnaturalització. Descriure el transport de gasos en sang, el paper de l'hemoglobina i el sistema amortidor de bicarbonat. Comparar les diferències químiques i estructurals entre els nucleòtids de l'ADN i de l'ARN.

PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 16 Per quina raó una proteïna cuita o sotmesa a un àcid fort perd per complet la seva capacitat biològica tot i conservar intactes tots els seus aminoàcids? OH H O 2 β(1 4) α C = C Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 12 Els aminoàcids: estructura, comportament àcid-base i enllaç peptídic Els aminoàcids són les unitats fonamentals que componen les proteïnes. Cada aminoàcid conté un carboni central (carboni ) unit a un àtom d'hidrogen, un grup amino ( ), un grup àcid carboxílic (- COOH) i una cadena lateral variable denominada grup R. El codi genètic codifica 20 residus diferents, cadascun amb una cadena R específica.

A causa de la presència simultània de grups àcids i bàsics, els aminoàcids presenten un comportament amfòter: poden actuar com a àcids cedint protons o com a bases captant-los. El valor de pH en el qual una molècula d'aminoàcid actua com a base i com a àcid a la vegada, assolint una càrrega neta neutra, s'anomena punt isoelèctric. Si el medi té un pH inferior al punt isoelèctric, l'aminoàcid actua captant protons com una base i adopta càrrega neta positiva. Per contra, en un medi amb pH superior al seu punt isoelèctric, cedeix protons actuant com un àcid i queda carregat negativament (per aprofundir en l'escala de mesura de protons, vegeu «Bases químiques i propietats de l'aigua»).

DEFINICIÓ El punt isoelèctric (pI) és el pH exacte en el qual la càrrega elèctrica neta global d'un aminoàcid o d'un pèptid és igual a zero, equilibrant perfectament les formes ionitzades positives i negatives. La polaritat i la solubilitat dels aminoàcids en aigua depenen exclusivament de la naturalesa química de la cadena lateral R: Cadenes amb càrrega elèctrica: són solubles en aigua (hidrofíliques). Cadenes polars sense càrrega: també presenten bona solubilitat en aigua. Cadenes apolars: són hidròfobes i insolubles en medi aquós. La unió covalent entre dos aminoàcids s'anomena enllaç peptídic.

Es forma mitjançant una reacció de condensació entre el grup carboxil d'un aminoàcid i el grup amino del següent, alliberant una molècula d'aigua ( ). Aquest enllaç es pot trencar per hidròlisi incorporant una molècula d'aigua. Químicament, és un enllaç covalent molt fort i rígid, ja que comparteix característiques similars a les d'un doble enllaç. La unió de dos aminoàcids genera un dipèptid. Si s'uneixen cadenes curtes (al voltant de 7-8 residus), parlem d'oligopèptids; exemples notables en són el glutatió, la insulina, el glucagó o l'oxitocina. COMPROVA-HO 17 Com reacciona un aminoàcid si se submergeix en una dissolució amb un pH més àcid que el seu punt isoelèctric?

Organització estructural de les proteïnes i pèrdua de funció Les proteïnes són polímers llargs d'aminoàcids que es classifiquen segons la seva composició en holoproteïnes (formades exclusivament per aminoàcids) o heteroproteïnes (associades a altres fraccions, com glucoproteïnes, nucleoproteïnes o lipoproteïnes). Segons la seva conformació, poden ser globulars (com les globulines o les histones) o fibroses (com el col·lagen, l'elastina o les queratines). L'arquitectura espacial s'organitza en quatre nivells successius: α NH 2 H O 2 Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 13 Esquema de l'estructura primària d'una cadena polipeptídica amb residus lineals.

Esquema d'estructures secundàries proteiques en hèlix alfa i làmina beta. Estructura primària: és la seqüència lineal ordenada d'aminoàcids units per enllaços peptídics. Si aquesta cadena es trenca, la molècula perd la seva identitat i deixa de ser la proteïna inicial. 1 Estructura secundària: conformació periòdica adquirida pel plegament local de la cadena mitjançant ponts d'hidrogen. Les formes típiques són l'hèlix alfa i la làmina beta. També hi destaca l'hèlix de col·lagen, resistent a la tracció gràcies a l'enrotllament de fibres denses. 2 Estructura terciària: conformació tridimensional global adquirida a l'espai pel replegament de les estructures secundàries.

Aquests replegaments no són fortuïts: els aminoàcids amb cadenes R apolars s'orienten cap a l'interior, lluny de l'aigua, mentre que els polars queden exposats. 3 Estructura quaternària: associació funcional ordenada de dues o més cadenes polipeptídiques independents. No totes les proteïnes en presenten; un model característic és l'hemoglobina. 4 Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 14 Diagrama de la conformació tridimensional característica de l'estructura terciària. Quan una proteïna s'exposa a condicions ambientals desfavorables, pot patir la desnaturalització.

Aquest fenomen consisteix en la pèrdua de les estructures quaternària, terciària i secundària (les conformacions tridimensionals o superficials) sense destruir la seqüència primària. Quan es desnaturalitza, la proteïna perd irremeiablement la seva activitat biològica, tot i que en determinades circumstàncies pot arribar a renaturalitzar-se si es restauren les condicions inicials. ERROR FREQÜENT Confondre la desnaturalització amb la hidròlisi proteica. La desnaturalització mai no destrueix l'estructura primària ni trenca els enllaços peptídics; únicament desfà els replegaments secundaris, terciaris o quaternaris.

L'estructura primària només es trenca per via enzimàtica o tractament químic agressiu per hidròlisi. Les proteïnes duen a terme nombroses funcions cel·lulars: catàlisi mitjançant enzims, transport (hemoglobina), emmagatzematge de reserves (ferritina), moviment contràctil (actina i miosina), suport estructural (col·lagen), control hormonal, defensa immunitària (anticossos), regulació osmòtica i acció tòxica mitjançant toxines específiques. COMPROVA-HO 18 Quina conseqüència directa té sobre l'activitat biològica d'una proteïna la pèrdua de la seva estructura terciària?

L'hemoglobina i la fisiologia del transport sanguini de gasos L'hemoglobina és una heteroproteïna d'estructura quaternària encarregada de transportar gasos a la sang. Està formada per cadenes polipeptídiques unides a grups hemo. Cada grup hemo conté un àtom de ferro ( ) que pot fixar una molècula d' ; per tant, una molècula sencera pot lligar com a màxim 4 molècules d' . L'estructura tetramèrica varia al llarg del desenvolupament: Hemoglobina adulta: formada per 2 cadenes α i 2 cadenes β. Fe2+ O 2 O 2 Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 15 Hemoglobina fetal: constituïda per 2 cadenes α i 2 cadenes γ.

Segons el lligand o l'estat d'oxidació del ferro, s'identifiquen diverses formes: oxihemoglobina (unida a ), metahemoglobina (amb ferro oxidat a estat fèrric ), carbohemoglobina (unida a monòxid de carboni, CO) i carbamhemoglobina (unida a ). Quan el grup hemo es degrada per envelliment o patologia, passa primer a biliverdina i posteriorment a bilirubina. Si el fetge pateix una alteració com l'hepatitis i no pot processar aquests pigments, s'acumulen i causen la coloració groguenca típica. L'afinitat de l'hemoglobina per l'oxigen s'avalua mitjançant les corbes de dissociació.

S'expressa a través de la pressió parcial d'oxigen necessària per aconseguir una saturació del 50 %: com més petita és aquesta pressió, més gran és l'afinitat. Aquesta afinitat es modula per dos estats conformacionals: la forma tensa (T), en la qual les cadenes estan separades i presenten baixa afinitat per l'oxigen, i la forma relaxada (R), on les cadenes es troben acoblades amb alta afinitat. Diversos factors fisiològics redueixen l'afinitat de l'hemoglobina per l' : Descens del pH (medi més àcid). Augment de la concentració de . Increment de la temperatura corporal. Presència de 2,3-bisfosfoglicerat (BPG).

Aquest comportament és fonamental per lliurar oxigen als teixits perifèrics actius, on el metabolisme elevat augmenta el i la temperatura i disminueix el pH. Com que el BPG només interactua amb les cadenes , l'hemoglobina fetal (que té cadenes en lloc de ) no s'hi veu afectada i presenta una afinitat superior a la materna, facilitant la transferència d'oxigen a la placenta.

CAUSES I CONSEQÜÈNCIES Descens del pH Acidificació del medi cel·lular Augment de CO2 Acumulació per respiració cel·lular Alliberament d'O2 en teixits actius Transició a forma T Hemoglobina adopta conformació tensa Cessió d'oxigen Lliurament eficient als teixits El transport de gasos respiratòris entre els teixits cel·lulars i els pulmons es reparteix en diverses vies: Transport d'oxigen ( ): el 95 % viatja unit a l'hemoglobina ( ) i el 5 % restant circula dissolt directament al plasma. Transport de diòxid de carboni ( ): El 7 % viatja dissolt físicament al plasma sanguini. El 20 % viatja unit a les cadenes globina de l'hemoglobina formant carbamhemoglobina ( ).

Aproximadament el 73 % es transporta en forma de bicarbonat dissolt. A l'interior de l'eritròcit, l'enzim anhidrasa carbònica accelera la reacció de combinació de gas i aigua: . L'hemoglobina exerceix un paper amortidor captant protons lliures, estabilitzant el pH. Per l'anomenat efecte Bohr, la disminució local del pH redueix l'afinitat de O 2 Fe3+ CO 2 O 2 CO 2 CO 2 β γ β O 2 HbO 2 Hb + O 2 CO 2 CO + 2 Hb HbCO 2 CO + 2 H O 2 H CO 2 3 H + + HCO 3 Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 16 l'hemoglobina per l'oxigen, afavorint el seu alliberament immediat cap als teixits consumidors.

Als alvèols pulmonars es produeix exactament el procés invers per alliberar el gas cap a l'exterior. Si la ventilació és excessiva i s'elimina massa gas, es genera alcalosi; si la freqüència és insuficient, s'acumula i es produeix acidosi. COMPROVA-HO 19 Per quina raó l'hemoglobina fetal presenta una afinitat per l'oxigen superior a la de l'hemoglobina de l'adult? Catàlisi enzimàtica i regulació metabòlica Els enzims són biocatalitzadors que augmenten la velocitat de les reaccions bioquímiques sense alterar l'equilibri global ni consumir-se durant el procés.

La seva funció consisteix a rebaixar l'energia d'activació, que és l'aportació energètica imprescindible per portar els reactius fins a l'estat de transició reactiu. Els enzims actuen amb una elevada especificitat: cada reacció o substrat disposa d'un enzim determinat. Aquesta maquinària catalítica és summament vulnerable als canvis del medi químic, com ara les variacions de pH, la temperatura o la concentració de solut. Molts enzims necessiten components no proteics o cofactors, que poden ser ions metàl·lics o coenzims orgànics (derivats generalment de vitamines precursores).

D'acord amb el tipus de reacció química que catalitzen, es classifiquen en sis grans famílies: Grup d'enzims Funció catalítica Oxidoreductases Catalitzen reaccions d'oxidació i reducció entre substrats. Transferases Transfereixen grups funcionals d'una molècula a una altra. Hidrolases Trenquen enllaços químics mitjançant l'addició d'aigua. Liases Eliminen o afegeixen grups a dobles enllaços sense hidròlisi. Isomerases Reordenen els àtoms d'una mateixa molècula generant isòmers. Ligases Uneixen dues molècules amb despesa energètica acoblada. La cèl·lula regula l'activitat enzimàtica mitjançant diversos mecanismes: Inhibició química: que pot ser reversible o irreversible.

Fosforilació i desfosforilació: addició o eliminació de grups fosfat per activar o aturar la proteïna. Retroalimentació: on el producte acumulat bloqueja les primeres etapes del circuit metabòlic. Zimògens o proenzims: precursors inactius que requereixen un trencament proteolític per activar- se. Al·losterisme: mecanisme pel qual la unió d'un modulador en un centre al·lostèric altera la conformació global de l'enzim impedint o facilitant la seva acció sobre el substrat. Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 17 COMPROVA-HO 20 Com aconsegueix un enzim accelerar la velocitat d'una reacció química espontània?

Estructura dels nucleòtids i comparativa entre ADN i ARN Els nucleòtids són molècules fonamentals formades per la unió de tres elements: una base nitrogenada, una pentosa (ribosa o desoxiribosa) i un grup fosfat ( ). Si a aquesta estructura li manca el grup fosfat, la combinació de base i sucre rep el nom de nucleòsid (com l'adenosina o la citidina). Aquestes molècules s'organitzen en diferents categories segons la seva complexitat: Mononucleòtids: formats per una sola unitat, es diferencien pel nombre de fosfats associats, com ara monofosfats (AMP, GMP), difosfats (ADP, GDP) o trifosfats rics en energia (ATP, GTP).

Dinucleòtids: associacions de dues unitats nucleotídiques que actuen habitualment com a transportadors electrònics d'òxid-reducció, com el NAD, el FAD o el NADP. Àcids nucleics: polímers macromoleculars encarregats de contenir i transmetre la informació biològica.

Propietat Àcid Desoxiribonucleic (ADN) Àcid Ribonucleic (ARN) Glúcid (pentosa) Desoxiribosa Ribosa Bases nitrogenades Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) i Timina (T) Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) i Uracil (U) Bases absents No conté mai uracil No conté mai timina Estructura de la cadena Doble hèlix (bicatenari) Cadena única (monocatenari) Aparellament de bases A-T (llarg amb curt) i G-C A-U i G-C (en replegaments puntuals) COMPROVA-HO 21 Quina diferència estructural bàsica existeix entre un nucleòsid i un nucleòtid?

H PO 3 4 Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 18 IDEES CLAU Els aminoàcids presenten caràcter amfòter i tenen càrrega neta nul·la en el seu punt isoelèctric. L'enllaç peptídic uneix covalentment els aminoàcids alliberant aigua i presenta caràcter parcial de doble enllaç. La desnaturalització anul·la les estructures superiors de la proteïna i la seva funcionalitat sense trencar la seqüència primària. L'hemoglobina transporta oxigen de forma cooperativa entre estats T i R, regulada pel pH, el CO i el BPG. L'anhidrasa carbònica converteix ràpidament el CO en bicarbonat dissolt, que suposa el 73 % del transport de gas a la sang.

Els enzims acceleren reaccions rebaixant l'energia d'activació, i els àcids nucleics (ADN i ARN) es distingeixen pel sucre, l'uracil o timina i el nombre de cadenes. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 22. Quin comportament tindrà un aminoàcid si el pH del medi s'eleva per sobre del seu punt isoelèctric? 23. En quina proporció i forma molecular majoritària es desplaça el diòxid de carboni pel torrent sanguini? 24. Quines diferències distingeixen l'ADN de l'ARN pel que fa a composició química i arquitectura? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 25. Quin monosacàrid és un exemple representatiu d'aldosa de 6 carbonis? 26. Quina unió glicosídica forma la molècula de maltosa? 27.

Quin tipus de lípid és un glicerofosfolípid? 28. Quina lipoproteïna recull el colesterol sobrant dels teixits cap al fetge? Desoxiribosa a) Glicerol b) Glucosa c) Fructosa d) Glucosa i galactosa β(1 4) a) Dues glucoses unides β(1 4) b) Dues glucoses unides α(1 4) c) Glucosa i fructosa α(1 2) d) Lípid complex a) Isoprenoide simple b) Lípid simple c) Cèrid cerós d) HDL a) VLDL b) LDL c) Quilomicrons d) Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 19 29. Com actua un aminoàcid en un medi amb un pH inferior al seu punt isoelèctric? 30. Quin nivell d'organització estructural roman inalterat durant la desnaturalització proteica? 31.

Com viatja la fracció majoritària de CO2 produït pels teixits en el torrent sanguini? 32. Quina base nitrogenada és exclusiva de l'ARN i absent en l'ADN?

Com a base captant protons a) Com a àcid cedint protons b) Manté una càrrega elèctrica neutra c) Trencant el seu enllaç peptídic d) Estructura primària a) Estructura quaternària b) Estructura terciària c) Estructura secundària d) Dissolt com a gas lliure a) En forma d'ió bicarbonat b) Com a carbohemoglobina amb CO c) Unit directament al ferro hemo d) Citosina a) Timina b) Uracil c) Adenina d) Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 20 4 Membrana, Transport i Estructura Cel·lular EN ACABAR SABRÀS Distingir els mecanismes de transport transmembrana segons el gradient i l'ús d'energia. Preveure la resposta osmòtica d'un eritròcit en medis de diferent osmolaritat.

Identificar els tres components proteics del citoesquelet i la seva funció. Descriure l'estructura de l'embolcall nuclear i la dotació cromosòmica humana. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 33 Com aconsegueix una cèl·lula introduir nutrients que es troben en concentracions més baixes a l'exterior que al seu interior? La cèl·lula eucariota s'organitza en tres dominis estructurals bàsics: la membrana plasmàtica, que estableix el límit cel·lular; el citoplasma, que acull el citosol, el citoesquelet i els orgànuls; i el nucli, que custodia la informació genètica.

Biologia Cel·lular 4 Membrana, Transport i Estructura Cel·lular 5 Expressió Gènica, Cicle Cel·lular i Meiosi Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 21 ESQUEMA Organització de la cèl·lula eucariota Organització i arquitectura de la membrana plasmàtica La membrana plasmàtica funciona com una barrera de permeabilitat selectiva que delimita la cèl·lula, permet la comunicació intercel·lular, conté activitat enzimàtica específica i gestiona l'intercanvi de matèria mitjançant transports moleculars i processos vesiculars. La seva arquitectura es basa en una bicapa lipídica asimètrica integrada per lípids, proteïnes i glúcids: Lípids: constitueixen l'esquelet estructural bàsic.

Els fosfolípids i el colesterol (vegeu «Biomolècules orgàniques — Glúcids i Lípids») conformen una regió interna hidrofòbica, originada per les cadenes d'àcids grassos, i superfícies externes hidrofíliques en contacte amb els medis aquosos. Proteïnes: desenvolupen el paper funcional més actiu. Actuen com a transportadors transmembrana, receptors de senyals químics i enzims catalitzadors ancorats a la bicapa. Glúcids: se situen exclusivament a la cara externa de la membrana, units a proteïnes o lípids. Participen de manera determinant en el reconeixement cel·lular i aporten especificitat d'interacció superficial. Els lípids de membrana presenten mobilitat dinàmica.

Poden desplaçar-se per difusió lateral ràpida dins d'una mateixa monocapa o bé experimentar el moviment de flip-flop, procés pel qual un lípid canvia de làmina transitant des de la cara interna cap a l'externa o viceversa. COMPROVA-HO 34 Quina conseqüència tindria la manca de glúcids a la superfície cel·lular sobre la relació de la cèl·lula amb el seu entorn?

Membrana plasmàtica Bicapa amb lípids, proteïnes i glúcids Transports cel·lulars Passiu, actiu primari i secundari Vesícules i unions Endo/exocitosi, microvellositats i unions Citoplasma Matriu líquida i suport mecànic Citosol Solució aquosa d'orgànuls Citoesquelet Microfilaments, filaments intermedis, microtúbuls Nucli cel·lular Compartiment de la informació hereditària Embolcall i porus Doble bicapa i bescanvi macromolecular Nuclèol i cromatina Síntesi ribosòmica i 46 cromosomes Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 22 Mecanismes de transport transmembrana El pas de petites molècules i ions a través de la membrana respon a dos patrons bioenergètics segons la presència de gradients: Mecanisme Direcció del transport Consum energètic Subtipus i característiques Transport passiu A favor de gradient Sense consum d'ATP Difusió lliure a través dels lípids o difusió facilitada mitjançant proteïnes de transport.

Transport actiu primari En contra de gradient Consum directe d'ATP Bombes iòniques que hidrolitzen ATP per generar gradients electroquímics estables. Transport actiu secundari En contra de gradient Aprofitament de gradient electroquímic existent Transportadors que acoblen el pas espontani d'un ió (com el sodi) per arrossegar un altre solut en contra del seu gradient, sense hidròlisi directa d'ATP durant aquest moviment. DEFINICIÓ L'osmosi és el flux espontani del solvent a través d'una membrana semipermeable cap a la regió amb major osmolaritat per tal d'equilibrar les concentracions dels dos compartiments.

Segons la concentració de soluts del medi extracel·lular respecte a l'interior, la cèl·lula experimenta diferents respostes osmòtiques: Medi isotònic: la concentració de soluts és equivalent a banda i banda. El volum cel·lular roman constant. Medi hipertònic: l'exterior presenta una pressió osmòtica superior. El solvent abandona la cèl·lula i provoca que els eritròcits es deshidratin i s'encongeixin. Medi hipotònic: el medi extern conté menys concentració osmòtica que el citosol. L'aigua penetra a la cèl·lula de forma massiva, inflant l'eritròcit i podent causar-ne la ruptura per sobrehidratació.

ERROR FREQÜENT Confondre el destí de l'aigua en un medi hipertònic pensant que el solut penetra per compensar la pressió. A través de la membrana semipermeable es desplaça l'aigua, no el solut impermeable; per tant, en un medi hipertònic la cèl·lula perd aigua cap a l'exterior i es deshidrata. COMPROVA-HO 35 Quina diferència energètica clau distingeix el transport actiu primari del secundari?

Transport massiu vesicular i especialitzacions de superfície Per a partícules de gran mida o macromolècules, la cèl·lula recorre a la formació i fusió de vesícules, processos que exigeixen una despesa energètica constant: Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 23 La membrana desenvolupa modificacions estructurals adaptades a la seva posició i tasca funcional. Com a diferenciacions de superfície destaquen les microvellositats i els plecs basals, que incrementen l'àrea d'intercanvi.

Per a la cohesió i comunicació tissular s'estableixen contactes especialitzats com les unions estretes, que tanquen l'espai intercel·lular, i les unions de comunicació (GAP), que connecten directament els citoplasmes per canalitzar senyals ràpids. Organització del citoplasma: citosol i citoesquelet El citoplasma consta d'una fracció líquida o citosol (aigua amb soluts dissolts que envolta tots els orgànuls) i d'una complexa xarxa tridimensional de filaments proteics anomenada citoesquelet. Aquesta bastida interna sosté la forma cel·lular, ancora i posiciona els orgànuls i fa possible el moviment intracel·lular.

Element del citoesquelet Proteïna bàsica Funció principal Microfilaments Actina Suport de tensions superficials, motilitat cel·lular i generació de corrents citoplasmàtics. Filaments intermedis Queratina (segons el tipus cel·lular) Resistència mecànica cel·lular i estabilitat estructural permanent. Microtúbuls Tubulina Manteniment de la forma, rutes de transport intern i orquestració del fus mitòtic durant la divisió cel·lular. Estructura del nucli cel·lular i empaquetament gènic El nucli constitueix el compartiment d'emmagatzematge i expressió del material hereditari. Es troba delimitat per l'embolcall nuclear, una estructura formada per dues bicapes lipídiques concèntriques.

La làmina externa es continua directament amb el reticle endoplasmàtic rugós. En determinats punts, les dues membranes es fusionen per construir els porus nuclears, grans complexes proteics reguladors: Les molècules petites travessen els porus mitjançant difusió simple. Les macromolècules com proteïnes nuclears i transcrits d'ARN requereixen transport actiu específic d'importació o exportació. Endocitosi: incorporació de materials del medi exterior per invaginació de la membrana plasmàtica. Presenta diverses modalitats: Fagocitosi: captura de partícules sòlides mitjançant projeccions membranoses o pseudòpodes.

Pinocitosi: internalització inespecífica de fluids extracel·lulars sense participació de receptors membranaris. Endocitosi mediada per receptor: mecanisme selectiu on les partícules s'uneixen específicament a proteïnes receptores superficials abans de ser interioritzades. 1 Exocitosi: secreció vesicular cap a l'espai extracel·lular. Les vesícules citoplasmàtiques es fusionen amb la membrana plasmàtica per alliberar el seu contingut, mecanisme típic de les cèl·lules secretores.

2 Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 24 A l'interior del nucleoplasma se situa el nuclèol, un compartiment dens sense membrana on convergeixen ADN, ARN i proteïnes per a la síntesi de l'ARN ribosòmic (ARNr) i l'assemblatge de les subunitats dels ribosomes. La informació genètica es troba integrada en la cromatina, complex format per ADN associat a proteïnes bàsiques anomenades histones i petites fraccions d'ARN. L'enrotllament de l'ADN al voltant d'aquests blocs proteics permet empaquetar i regular de manera compacta el material hereditari fins a consolidar els cromosomes.

Les cèl·lules humanes tenen 46 cromosomes en estat diploide (44 autosomes i 2 sexuals), representant 23 cromosomes heretats de cada progenitor. COMPROVA-HO 36 Quants autosomes i quants cromosomes sexuals conté una cèl·lula somàtica humana diploide? IDEES CLAU La membrana plasmàtica és una bicapa lipídica amb asimetria de composició, on els glúcids s'orienten únicament a la cara externa per exercir funcions de reconeixement. El transport passiu ocorre a favor de gradient sense consum d'ATP, mentre que el transport actiu requereix energia per impulsar molècules en contra de gradient de forma directa o indirecta.

L'osmosi condiciona el volum cel·lular: un medi hipertònic deshidrata els glòbuls vermells i un medi hipotònic en provoca la sobrehidratació. El transport de partícules de gran mida es fa per vesícules mitjançant endocitosi (fagocitosi, pinocitosi o mediada per receptor) i exocitosi. El citoesquelet manté la morfologia i coordina la dinàmica interna mitjançant microfilaments d'actina, filaments intermedis com la queratina i microtúbuls de tubulina. L'embolcall nuclear consta d'una doble membrana amb porus que controlen el pas selectiu de macromolècules, custodiant la cromatina que s'empaqueta en 46 cromosomes en humans. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 37.

En què es diferencia el moviment de flip-flop de la difusió lateral a la bicapa lipídica? 38. Com respon un eritròcit quan se submergeix en una solució hipertònica? 39. Quins tres components proteics conformen el citoesquelet cel·lular? Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 25 BIOLOGIA CEL·LULAR 5 Expressió Gènica, Cicle Cel·lular i Meiosi EN ACABAR SABRÀS Diferenciar els mecanismes de regulació epigenètica i la potencialitat de les cèl·lules mare adultes, embrionàries i iPS. Descriure les etapes del cicle cel·lular somàtic identificant els esdeveniments clau de la interfase i la mitosi.

Explicar la reducció de ploidia i la recombinació a la meiosi comparant-la amb la divisió mitòtica. Contrastar les característiques morfològiques i funcionals de l'apoptosi respecte a la necrosi. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 40 Com pot ser que una neurona i una cèl·lula de la pell tinguin funcions i estructures tan dispars si comparteixen exactament el mateix ADN? El flux de la informació genètica i la regulació epigenètica La informació biològica s'emmagatzema a l'ADN en unitats funcionals anomenades gens. El conjunt global d'aquestes seqüències en un organisme constitueix el genoma.

Perquè una cèl·lula utilitzi aquestes instruccions, el gen s'ha de transcriure i traduir a través d'una seqüència coordinada: Tot i que pràcticament totes les cèl·lules del cos comparteixen el mateix genoma en haver sorgit d'un mateix zigot, el seu fenotip varia enormement segons quins gens s'activen. Aquest control s'exerceix mitjançant l'epigenètica, que regula l'expressió gènica a nivell local sense alterar la seqüència bàsica de nucleòtids: Modificacions d'histones: Canvis en aquests complexos proteics que modulen el grau de condensació de la cromatina i controlen l'accés a la transcripció.

Modificacions de l'ADN: Sobretot la metilació de bases nitrogenades, que silencia o bloqueja la maquinària de transcripció gènica. ARN d'interferència: Molècules d'àcid ribonucleic que actuen com a mecanisme de control posterior regulant la traducció. Transcripció: La maquinària cel·lular sintetitza una cadena d'ARN a partir del motlle d'ADN nuclear. 1 Maduració o processament: L'ARN transcrit es converteix en ARN missatger (ARNm) funcional apte per a la descodificació. En aquest marc de replicació i síntesi intervenen també l'ARN ribosòmic (ARNr) i l'ARN de transferència (ARNt) unit als seus aminoàcids.

2 Traducció: Els ribosomes llegeixen la informació de l'ARNm per acoblar els aminoàcids i sintetitzar una proteïna. 3 Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 26 COMPROVA-HO 41 Quina és la diferència funcional principal entre la metilació de l'ADN i l'ARN d'interferència en la regulació cel·lular?

Potencialitat de les cèl·lules mare i reprogramació iPS Una cèl·lula mare es caracteritza per la seva capacitat d'autorenovar-se indefinidament i de diferenciar-se cap a diversos tipus cel·lulars especialitzats segons el seu nivell de potència: Grup d'origen Nivell de potència Capacitat de diferenciació Embrionàries (ESC) Totipotents Poden generar qualsevol cèl·lula del cos adult i els teixits extraembrionaris. Pluripotents Originen gairebé tots els llinatges cel·lulars de l'organisme, sense desenvolupar un individu complet. Adultes o somàtiques (SC) Multipotents Generen diferents tipus cel·lulars restringits a un únic llinatge (com les cèl·lules mare hematopoètiques de la sang).

Unipotents Només són capaces d'originar un únic tipus cel·lular específic. Mentre que les cèl·lules embrionàries són fàcils d'aïllar en cultiu però plantegen seriosos debats ètics, les adultes són difícils d'extreure i mantenir. Per superar aquests esculls s'han desenvolupat les cèl·lules mare pluripotents induïdes (iPS). Aquest procés aconsegueix reprogramar cèl·lules adultes diferenciades per retornar-les a un estat pluripotent equivalent al de les embrionàries, fet que esquiva els debats bioètics i minimitza el rebuig immunitari en emprar teixit del propi individu.

DEFINICIÓ Les cèl·lules iPS són cèl·lules somàtiques adultes que han estat reprogramades al laboratori per reactivar els gens propis de la pluripotència, adquirint la capacitat de diferenciar-se en quasi qualsevol cèl·lula sense necessitat d'embrions. El cicle cel·lular somàtic i la mitosi Les cèl·lules somàtiques de l'ésser humà contenen 46 cromosomes organitzats en parells diploides (44 autosomes i 2 cromosomes sexuals). El cicle cel·lular somàtic consta de dues grans etapes: la interfase (preparació i creixement) i la fase mitòtica o M (divisió nuclear i citoplasmàtica).

Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 27 Diagrama del cicle cel·lular mostrant interfase, fase mitòtica i sortida a G0 La interfase es divideix en tres etapes consecutives: Fase G1: Període d'intensa activitat metabòlica, creixement cel·lular i duplicació dels orgànuls citosòlics. Les cèl·lules que deixen de dividir-se entren en un estat quiescent anomenat fase G0. Fase S: Moment clau de la síntesi on es produeix la duplicació de l'ADN, garantint que les dues futures cèl·lules filles rebin exactament la mateixa càrrega genètica. Fase G2: La cèl·lula continua el creixement, sintetitza les proteïnes necessàries per a la divisió i completa la duplicació del centrosoma.

Seguidament té lloc la mitosi o cariocinesi, responsable de repartir equitativament els cromosomes duplicats entre els dos nous nuclis: La divisió culmina amb la citocinesi: es forma un solc de fragmentació a la membrana plasmàtica generat per un anell contràctil de filaments d'actina, que estrangula el citoplasma fins a individualitzar dues cèl·lules somàtiques idèntiques. Profase: La cromatina laxa es condensa en cromosomes visibles, cadascun format per dues cromàtides germanes unides pel centròmer. Es desintegra la membrana nuclear i els centrosomes organitzen el fus mitòtic mitjançant microtúbuls de tubulina.

1 Metafase: Els microtúbuls del fus s'ancoren als centròmers i col·loquen tots els parells de cromàtides a la placa equatorial o centre del fus mitòtic. 2 Anafase: Els centròmers es divideixen i les cromàtides germanes se separen, adoptant una característica forma de V a mesura que són arrossegades cap als pols oposats de la cèl·lula. 3 Telofase: S'arriba als pols i els cromosomes comencen a descondensar-se en cromatina laxa. Es reconstrueix l'embolcall nuclear al voltant de cada joc i es desintegra el fus mitòtic.

4 Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 28 PROCÉS Fases ordenades de la divisió mitòtica COMPROVA-HO 42 Durant quina fase precisa de la mitosi se separen les cromàtides germanes i quina forma geomètrica adopten? Meiosi: recombinació i generació de gàmetes haploides La meiosi és la divisió especialitzada que duen a terme les cèl·lules reproductores per formar gàmetes haploides ( ). Consta d'una única replicació prèvia a la interfase i dues divisions nuclears successives: Meiosi I (Divisió reduccional): A la profase I té lloc un esdeveniment exclusiu: l'aparellament de cromosomes homòlegs per constituir tètrades.

En aquest contacte ocorre la recombinació genètica o sobrecreuament entre cromàtides no germanes, generant nous blocs al·lèlics i gran variabilitat biològica. A la metafase I les tètrades es disposen al centre del fus. A l'anafase I se separen els parells de cromosomes homòlegs recombinats cap als pols oposats (les cromàtides germanes continuen unides). La telofase I i la citocinesi tanquen la fase donant dues cèl·lules haploides amb cromosomes replicats. Meiosi II (Divisió equacional): Sense duplicació prèvia d'ADN, s'inicia una etapa anàloga a una mitosi estàndard. A l'anafase II se separen definitivament les cromàtides germanes.

Com a resultat net s'obtenen 4 gàmetes haploides, cadascun amb una combinació genètica singular i diferent de la cèl·lula progenitora. ERROR FREQÜENT Confondre quines estructures se separen a l'anafase I i a l'anafase II. A l'anafase I se separen els cromosomes homòlegs sencers, mantenint unides les cromàtides germanes pel centròmer. A l'anafase II és quan es trenquen els centròmers per separar les cromàtides germanes recombinades. Profase Condensació de cromatina, pèrdua d'embolcall nuclear i formació del fus. 1 Metafase Alineació dels cromosomes a la placa equatorial del fus mitòtic. 2 Anafase Divisió de centròmers i separació de cromàtides germanes cap als pols.

3 Telofase Descondensació de la cromatina i reconstrucció dels embolcalls nuclears. 4 Citocinesi Estrangulament citoplasmàtic per l'anell d'actina formant dues cèl·lules. 5 n Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 29 Modalitats de mort cel·lular: apoptosi enfront de necrosi El destí final de les cèl·lules pot seguir dues vies fonamentals de mort biològica: un procés ordenat i controlat (apoptosi) o una mort traumàtica i accidental (necrosi).

Criteri comparatiu Apoptosi Necrosi Naturalesa del procés Mort cel·lular programada fisiològica Procés patològic secundari a lesió o malaltia Integritat de membrana La membrana es manté íntegra; no es trenca Pèrdua d'integritat; la membrana es trenca Morfologia cel·lular Formació de vesícules i bombolles (cossos apoptòtics) Lisi cel·lular i vessament del contingut al medi extern Destí de les restes Els macròfags fagociten i ingereixen els fragments cel·lulars Alliberament directe dels components a l'espai intersticial Resposta inflamatòria Sense reacció inflamatòria associada Presència d'inflamació tissular acusada COMPROVA-HO 43 Per quina raó la necrosi desencadena inflamació mentre que l'apoptosi es desenvolupa com un procés net?

IDEES CLAU L'expressió gènica comprèn la transcripció d'ADN a ARN, el seu processament i la traducció d'ARNm en proteïnes als ribosomes. L'epigenètica modula la transcripció mitjançant modificacions d'histones i metilació de l'ADN, i la traducció mitjançant ARN d'interferència, sense alterar la seqüència bàsica de nucleòtids. Les cèl·lules mare iPS provenen de cèl·lules adultes sotmeses a reprogramació genètica per retornar-les a la pluripotència, evitant dilemes ètics i rebuigs immunitaris. La interfase abasta el creixement actiu (G1), la replicació de l'ADN (S) i la preparació prèvia a la divisió cel·lular (G2).

La meiosi genera 4 cèl·lules filles haploides mitjançant dues divisions successives i produeix variabilitat genètica durant el sobrecreuament a la profase I. L'apoptosi és una mort cel·lular fisiològica i silenciosa sense trencament de membrana, mentre que la necrosi és patològica i cursa amb lisi cel·lular i inflamació. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 44. En quin estadi de la meiosi té lloc el sobrecreuament i quines cadenes en formen part? 45. Quins elements estructurals fan possible la citocinesi a la cèl·lula animal? Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 30 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 46.

A quina regió de la membrana plasmàtica es troben els glúcids? 47. Com actua el transport actiu secundari a la membrana? 48. Quin fenomen pateix un glòbul vermell en un medi hipotònic? 49. Quina proteïna conforma principalment els microtúbuls cel·lulars? 50. Quin mecanisme epigenètic exerceix un control directe silenciant a nivell de la traducció? 51. Quin tipus de cèl·lula mare pot originar tots els tipus cel·lulars i també els teixits extraembrionaris? 52. Què diferencia l'anafase I de la meiosi respecte a l'anafase de la mitosi?

A la cara citosòlica interna a) A l'interior de la bicapa hidrofòbica b) Distribuïts per igual a totes dues cares c) A la cara externa exclusivament d) Hidrolitza ATP directament a cada cicle a) Consisteix en la difusió simple del solut b) Permet el pas exclusiu d'aigua per osmosi c) Empra l'energia d'un gradient electroquímic existent d) Pèrdua immediata dels seus receptors a) Deshidratació i retracció cel·lular b) Invariable manteniment de la forma c) Sobrehidratació per entrada massiva d'aigua d) Tubulina a) Queratina b) Actina c) Histona d) Recombinació meiótica a profase I a) Modificació química de les histones b) Acció dels ARN d'interferència c) Metilació de les citosines de l'ADN d) Cèl·lula mare multipotent a) Cèl·lula mare unipotent b) Cèl·lula mare iPS c) Cèl·lula mare totipotent d) Se separen cromosomes homòlegs, no cromàtides germanes a) No requereix microtúbuls del fus b) Les cèl·lules es mantenen amb ploidia 4n c) Es duplica la quantitat total d'ADN d) Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 31 53.

Quin tret és exclusiu de la necrosi enfront de l'apoptosi? Manteniment intacte de l'embolcall cel·lular a) Ruptura de membrana plasmàtica i inflamació b) Ingestió dels fragments cel·lulars per macròfags c) Activació d'un programa fisiològic intern d) Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 32 6 Vies Catabòliques dels Glúcids i Respiració EN ACABAR SABRÀS Distingir les fases energètiques de la glicòlisi i el seu rendiment net d'ATP. Descriure les etapes de la respiració aeròbica mitocondrial fins a la fosforilació oxidativa. Explicar el paper de la fermentació làctica i del cicle de Cori en condicions anaeròbiques.

PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 54 Com aconsegueixen els glòbuls vermells produir energia si no tenen mitocondris? El metabolisme comprèn el conjunt integrat de transformacions bioquímiques que tenen lloc a les cèl·lules per sostenir la vida. Metabolisme 6 Vies Catabòliques dels Glúcids i Respiració 7 Lípids, Aminoàcids i Integració Metabòlica Apunts de Biologia Cel·lular i Bioquímica " Infermeria 33 ESQUEMA Vies del catabolisme dels glúcids 1. Concepte de metabolisme i vies del catabolisme Les reaccions metabòliques es divideixen principalment en processos de degradació oxidativa (catabolisme) i rutes de biosíntesi reductora (anabolisme).

El catabolisme fragmenta grans compostos per obtenir energia útil en forma d'ATP i poder reductor. Aquesta degradació té lloc habitualment en tres etapes successives: Fase I: fragmentació de macromolècules en…