Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica

I 0 flashcards i 4 preguntes més al document.

Text del document

APUNTS BIOQUÍMICA I BIOLOGIA MOLECULAR Grau en Odontologia Universitat de Barcelona AprenAI 2026-2027 Resum complet de bioquímica: bioelements, propietats de l'aigua, glúcids, lípids saponificables i insaponificables, i aplicacions d'enginyeria genètica.

APREN.AI Índex 1 Bases químiques de la matèria viva i l'aigua Fonaments de l'organització atòmica i molecular Tipus d'enllaços químics Els bioelements i la seva classificació Biomolècules i propietats de l'aigua biològica 2 Glúcids: monosacàrids, disacàrids i polisacàrids Estructura i propietats dels monosacàrids L'enllaç O-glicosídic i els disacàrids Polisacàrids de reserva i estructurals 3 Lípids: estructures saponificables i insaponificables Naturalesa química i funcions generals dels lípids Àcids grassos i reaccions característiques Lípids amb àcids grassos: acilglicèrids, ceres i fosfoglicèrids Lípids insaponificables: isoprenoides, esteroides i prostaglandines 4 Biotecnologia i enginyeria genètica Definició de biotecnologia i conceptes del flux gènic Eines i etapes de l'enginyeria genètica Camps d'aplicació de la biotecnologia 5 Resum per repassar Bases químiques i aigua Glúcids Lípids Biotecnologia i enginyeria genètica 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. Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 1 1 Bases químiques de la matèria viva i l'aigua EN ACABAR SABRÀS Diferenciar els tipus d'enllaços químics presents en els sistemes biològics. Classificar els bioelements segons la seva essencialitat i proporció cel·lular. Descriure les formes de presència i les funcions biològiques de l'aigua. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 1 Per què un ió adquireix càrrega elèctrica neta després de reaccionar amb un altre àtom?

Fonaments de l'organització atòmica i molecular La matèria viva està organitzada en diferents nivells químics d'integració. L'àtom és la subunitat més petita en què es manifesten les propietats d'un element químic. Quan una substància no pot trencar-se en d'altres de més simples mitjançant canvis químics ordinaris, parlem d'un element químic o substància simple, constituïda per una sola classe d'àtoms. La unió de dos o més àtoms dona lloc a una molècula. Si els àtoms implicats són de la mateixa espècie, es formen estructures químiques homogènies. Quan s'enllacen elements diferents, la partícula resultant és heterogènia i origina una substància composta.

Tipus d'enllaços químics Les interaccions químiques defineixen tant la integritat interna dels compostos com les propietats físiques dels fluids biològics. Cal distingir entre les forces establertes entre àtoms individuals i les que actuen entre molècules senceres. Nivell d'unió Tipus d'enllaç Mecanisme d'estabilització Característiques biològiques Entre àtoms Enllaç iònic Transferència d'electrons mitjançant forces electroestàtiques Un àtom cedeix electrons convertint-se en catió (ió positiu) i un altre els rep esdevenint anió (ió negatiu). Enllaç covalent Compartició de parells electrònics entre àtoms electronegatius similars Molt fort.

Si l'atracció electrònica és idèntica s'obtenen compostos apolars; si hi ha diferència d'afinitat es formen molècules polars o dipolars. Entre molècules Enllaç d'hidrogen Atracció entre molècules dipolars en hidrurs La reduïda grandària de l'àtom d'hidrogen afavoreix la proximitat d'àtoms de molècules adjacents. Forces de Van der Waals Fluctuacions electroestàtiques transitòries Pròpies de molècules apolars; augmenten en magnitud segons creix la mida molecular (com en lípids apolars). Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 2 COMPROVA-HO 2 Quina és la diferència principal entre l'enllaç covalent polar i l'apolar pel que fa a la distribució electrònica?

Els bioelements i la seva classificació Els bioelements són els components elementals que integren l'estructura cel·lular i participen en les seves reaccions metabòliques. No tots els elements es necessiten en la mateixa proporció ni tenen la mateixa universalitat taxonòmica. ESQUEMA Classificació dels bioelements químics Els bioelements primaris constitueixen la matèria orgànica essencial que els éssers vius elaboren per a la seva existència: glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics. Per la seva banda, els secundaris exerceixen rols fisiològics essencials en el medi cel·lular o formes estructurals específiques segons l'organisme.

Biomolècules i propietats de l'aigua biològica Les biomolècules es classifiquen en simples si presenten àtoms d'un sol element o compostes si contenen elements distints. Aquestes darreres comprenen compostos inorgànics com l'aigua i compostos orgànics estructurats sobre polímers de carboni i hidrogen. L'aigua representa el compost químic majoritari de qualsevol sistema viu. Es troba distribuïda en tres estats d'associació física: Aigua circulant: transportada pels fluids de distribució orgànica. Aigua intersticial: localitzada entre els espais intercel·lulars, comunament retinguda per la matriu tissular. Aigua intracel·lular: integrada al citosol i l'interior dels diversos orgànuls.

Les seves funcions biològiques són múltiples: vehicle de transport i dissolvent general, reactiu químic en processos bioquímics fonamentals, manteniment estructural del volum cel·lular, funció termoreguladora i esmorteïdor mecànic. Primaris C, H, O, N, P, S Secundaris Resta d'elements de la matèria viva Indispensables Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe, I Variables Br, Zn, Ti Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 3 ERROR FREQÜENT Confondre bioelements secundaris indispensables amb variables.

Recorda que l'absència d'un bioelement secundari indispensable (com el calci, el clor o el sodi) és incompatible amb la vida cel·lular bàsica, mentre que els variables poden no existir en certs grups biològics sense impedir la seva supervivència. COMPROVA-HO 3 Quines són les tres formes de localització física de l'aigua als teixits vius? IDEES CLAU Els bioelements primaris són imprescindibles per construir biomolècules orgàniques. Els enllaços covalents poden ser polars o apolars segons l'electronegativitat dels àtoms implicats. Les forces de Van der Waals s'enforteixen a mesura que augmenta la grandària de les molècules apolars.

L'aigua és el component químic més abundant i actua com a amortidor mecànic, termoregulador i medi de transport cel·lular. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 4. Quins són els sis bioelements primaris essencials de la matèria viva? 5. Per quina raó les molècules apolars augmenten la força d'atracció de Van der Waals? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 6. Quin conjunt conté exclusivament bioelements secundaris indispensables? 7. Com s'anomena l'ió resultant de la pèrdua d'un electró en un enllaç iònic? 8. Quina funció de l'aigua permet resistir canvis bruscos de temperatura corporal?

Fe, I, S, Br a) Ca, Na, K, Cl b) C, H, O, N c) Br, Zn, Ti, P d) Catió a) Anió b) Dipol c) Isòmer d) Funció termoreguladora a) Funció cel·lular amfipàtica b) Funció de dissolvent c) Funció mecànica d) Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 4 9. On es localitza físicament l'aigua intersticial als teixits biològics? 2 Glúcids: monosacàrids, disacàrids i polisacàrids EN ACABAR SABRÀS Relacionar la fórmula lineal i cíclica dels monosacàrids principals. Descriure el mecanisme de formació de l'enllaç O-glicosídic en disacàrids. Comparar l'estructura i funció biològica dels homo i heteropolisacàrids.

PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 10 Per què els greixos emmagatzemen més energia per gram que els sucres com la glucosa? Estructura i propietats dels monosacàrids Els glúcids són biomolècules constituïdes per carboni, hidrogen i oxigen que es classifiquen en funció de les cadenes polihidroxialdehídiques o polihidroxicetòniques que contenen. Els monosacàrids presenten una única cadena d'aquest tipus amb una longitud que va de 3 a 7 àtoms de carboni: trioses, tetroses, pentoses, hexoses i heptoses. Aquests sucres senzills són sòlids cristal·lins, de sabor dolç i fàcilment hidrosolubles.

Des del punt de vista de la reactivitat química, tenen tendència a oxidar-se, per la qual cosa redueixen reactius com el reactiu de Fehling, i presenten a més capacitat d'aminació. Glucosa: hexosa que constitueix la font d'energia principal cel·lular. En solució s'estructura tancant la cadena sobre si mateixa formant un anell hexagonal anomenat glucopiranosa (formes anomèriques i ). Fructosa: hexosa que s'organitza en anell pentagonal sota el nom de D-fructofuranosa. En el fetge es converteix en glucosa, oferint el mateix valor nutritiu.

Dins del citosol a) Entre les cèl·lules b) Dins dels eritròcits c) A l'interior d'orgànuls d) α β Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 5 Esquema del tancament cíclic de la D-glucosa a glucopiranosa. Estructura molecular cíclica pentagonal de la β-D-fructofuranosa. L'enllaç O-glicosídic i els disacàrids La condensació de dos monosacàrids es realitza mitjançant l'enllaç O-glicosídic. El grup aldehid d'un primer monosacàrid s'uneix a qualsevol grup funcional del segon sucre alliberant una molècula d'aigua ( ) i consolidant un pont mitjançant un àtom d'oxigen. Els disacàrids mantenen caràcter sòlid, cristal·lí, soluble en aigua i sabor dolç.

H O 2 Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 6 Estructura química de la lactosa formada per galactosa i glucosa. Estructura disacàrida de la sacarosa amb enllaç glucosídic. Estructura de la maltosa constituïda per dues unitats de glucosa. Disacàrid Monòmers components Funcions biològiques i orígens Lactosa Galactosa + Glucosa Present a la llet dels mamífers com a aportació energètica per a les cries. No es troba en vegetals; és degradada per la lactasa. Sacarosa Glucosa + Fructosa Molècula habitual a les plantes amb un paper nutritiu essencial. Maltosa Glucosa + Glucosa Apareix en llavors durant la germinació i com a producte de reserva en teixits vegetals.

COMPROVA-HO 11 Quina reacció química té lloc durant la formació de l'enllaç O-glicosídic entre dos monosacàrids? Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 7 Polisacàrids de reserva i estructurals Els polisacàrids són polímers formats per la concatenació de més de deu monosacàrids. Formen sòlids amorfs sense gust dolç; són insolubles o formen dispersions col·loidals. Es divideixen en homopolisacàrids (un sol tipus de monòmer) i heteropolisacàrids (monòmers heterogenis).

DEFINICIÓ Els homopolisacàrids energètics utilitzen habitualment enllaços de tipus alfa (α), fàcilment atacables per les hidrolases metabòliques, mentre que els estructurals solen utilitzar enllaços beta (β), molt resistents a la digestió animal. Polisacàrid Enllaços i organització Paper biològic i propietats Midó Amilosa (enllaços ) i amilopectina ( amb ramificacions ) Reserva vegetal emmagatzemada en plastidis (llavors, llegums, tubercles). Es detecta amb el test de Lugol. Glicogen Cadenes de maltoses amb enllaços i ramificacions abundants Reserva animal estocada al teixit hepàtic per abastir de glucosa a tot l'organisme.

Cel·lulosa Cadenes lineals amb enllaç Component esquelètic de la paret cel·lular vegetal. La majoria d'animals manquen d'enzims per hidrolitzar aquest enllaç. Quitina Polímer amb enllaç Element estructural bàsic de l'exoesquelet dels artròpodes. Dins del grup dels heteropolisacàrids destaquen la pectina (abundant a la paret de pomes, peres i codonyats, emprada pel seu poder gelificant), l'agar (obtingut d'algues vermelles o rodofícies, molt hidròfil i clau com a base de cultiu microbiològic) i la goma aràbiga (secreció protectora de ferides en plantes, utilitzada industrialment com a adhesiu). ERROR FREQÜENT Atribuir la funció de reserva vegetal al glicogen o confongue'l amb el midó.

El midó és exclusiu de la cèl·lula vegetal, mentre que el glicogen constitueix la reserva d'origen animal emmagatzemada principalment al fetge. COMPROVA-HO 12 Per quina raó la majoria dels animals no poden emprar la cel·lulosa com a combustible energètic directe? α(1 4) α(1 4) α(1 6) α(1 4) α(1 6) β(1 4) β Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 8 ESQUEMA Classificació dels polisacàrids biològics IDEES CLAU Els monosacàrids contenen de 3 a 7 carbonis i són reductors davant la prova de Fehling. La glucosa adopta forma piranoide hexagonal i la fructosa forma furanoide pentagonal. L'enllaç O-glicosídic allibera aigua en establir un pont d'oxigen entre monòmers.

El midó i el glicogen són homopolisacàrids amb enllaços alfa de reserva, mentre la cel·lulosa i la quitina tenen enllaços beta estructurals. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 13. Quins dos polímers de glucosa componen l'estructura del midó? 14. Quin heteropolisacàrid s'obté d'algues rodofícies per preparar medis en microbiologia? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 15. Quin tipus d'enllaç caracteritza la cel·lulosa i en dificulta la digestió en animals? 16. Quina hexosa adopta una configuració cíclica pentagonal anomenada furanosa? 17. Quin disacàrid està format per la unió de glucosa i fructosa?

Homopolisacàrids Polímers d'un sol monòmer Reserva energètica Midó (vegetal) i glicogen (animal) Estructurals Cel·lulosa i quitina Heteropolisacàrids Polímers de sucres diferents Gels i secrecions Pectina, agar i goma aràbiga Enllaç α(1 6) a) Enllaç peptídic b) Enllaç β(1 4) c) Enllaç α(1 4) d) Glucosa a) Maltosa b) Galactosa c) Fructosa d) Lactosa a) Sacarosa b) Maltosa c) Cel·lobiosa d) Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 9 18. Com es manifesta físicament la presència de midó en afegir Lugol? 3 Lípids: estructures saponificables i insaponificables EN ACABAR SABRÀS Diferenciar les reaccions d'esterificació i saponificació.

Identificar els lípids amb àcids grassos i la seva funció cel·lular. Classificar els lípids insaponificables i conèixer els seus rols fisiològics. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 19 Com pot un enzim de restricció tallar fragments específics d'ADN sense destruir tota la molècula? Naturalesa química i funcions generals dels lípids Els lípids integren un conjunt molt heterogeni de biomolècules insolubles en aigua i solubles en dissolvents orgànics. Estan formats principalment per carboni i hidrogen, amb una proporció molt reduïda d'oxigen; addicionalment poden incorporar fòsfor, nitrogen o sofre.

Els carbonis lipídics es troben majoritàriament en forma reduïda de (a diferència dels grups hidroxilats -CHOH- dels sucres). Això els atorga dues propietats distintives: Exerceixen funcions com a combustibles (àcids grassos), reserva cel·lular (triacilglicèrids al teixit adipós), estructuració de membranes, protecció d'òrgans, aïllament tèrmic sota la pell, transport i regulació hormonal o vitamínica. Àcids grassos i reaccions característiques Els àcids grassos són cadenes alifàtiques lineals amb un nombre parell d'àtoms de carboni i un grup carboxil terminal (-COOH).

Es divideixen en saturats (sense dobles enllaços), monoinsaturats (un sol doble enllaç) i poliinsaturats (dos o més dobles enllaços). Són molècules amfipàtiques: presenten un cap hidrofílic polar (grup carboxil) i una cua hidrocarbonada apolar hidrofòbica, organitzant-se en medi aquós formant micel·les. Coloració específica del reactiu a) Precipitat de calci b) Formació d'una escuma c) Despreniment de gas d) CH 2 Major rendiment energètic: en metabolitzar-se i oxidar-se alliberen una proporció superior d'energia química. 1 Alta densitat d'empaquetament: manquen de grups hidroxil lliures per enllaçar ponts d'hidrogen amb l'aigua cel·lular, condensant-se en menys volum.

2 Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 10 Reaccions d'esterificació i saponificació d'àcids grassos com el palmític. Les seves reaccions químiques fonamentals són dues: Esterificació: unió d'un àcid gras amb un alcohol originant un èster i aigua. En el procés digestiu, els èsters s'hidrolitzen per enzims lipases recuperant l'àcid gras i l'alcohol lliures. Saponificació: reacció entre un àcid gras i una base forta (NaOH o KOH) que dona lloc a una sal coneguda com a sabó, la qual forma micel·les dispersables en aigua. COMPROVA-HO 20 Què passa químicament quan un àcid gras reacciona amb hidròxid de sodi?

Lípids amb àcids grassos: acilglicèrids, ceres i fosfoglicèrids Aquest grup comprèn lípids simples i complexos que posseeixen àcids grassos en la seva estructura: Acilglicèrids: formats per esterificació d'una, dues o tres molècules d'àcids grassos amb la glicerina (propan-1,2,3-triol). Els triacilglicèrids en són els més freqüents i representen la reserva energètica més important. Si contenen greixos insaturats són líquids a temperatura ambient (olis); si són saturats formen greixos sòlids (seus). Ceres: èsters d'àcids grassos amb un alcohol lineal de cadena llarga. Són molt hidrofòbiques i impermeabilitzen superfícies externes com plomes o fulles.

Fosfoglicèrids: lípids complexos estructurats per glicerina, dos àcids grassos, àcid fosfòric i un alcohol o aminoalcohol. Formen la base de la bicapa a les membranes plasmàtiques. Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 11 Lípids insaponificables: isoprenoides, esteroides i prostaglandines Són aquells que no incorporen àcids grassos a la seva molècula i per tant no efectuen reaccions de saponificació. Grup lipídic Estructura química Representants i funció Isoprenoides (terpens) Polimerització d'unitats d'isoprè en cadenes lineals o cicles Vitamines A, E i K; pigments vegetals, olis essencials i cautxú.

Esteroides Derivats de l'anell de l'esterà Colesterol (estabilitzador de membranes i precursor), àcids biliars (emulsió intestinal de greixos), vitamina D (absorció de calci), hormones sexuals (progesterona i testosterona) i suprarenals (aldosterona i cortisol). Prostaglandines Derivats de l'àcid prostanoic (anell ciclopentà amb dues cadenes alifàtiques) Estimulació de receptors de dolor, inducció de febre, resposta inflamatòria i vasodilatació dels capil·lars sanguinis. ERROR FREQÜENT Confondre el colesterol o les hormones esteroides amb lípids saponificables.

Recorda que l'estructura hidrocarbonada dels esteroides deriva de l'esterà i no té enllaços èster amb àcids grassos, sent completament incapaç de saponificar-se. COMPROVA-HO 21 Quin paper exerceix el colesterol a la membrana cel·lular animal?

ESQUEMA Classificació dels lípids segons la saponificabilitat Lípids saponificables Contenen àcids grassos Simples Acilglicèrids i ceres Complexos Fosfoglicèrids de membrana Lípids insaponificables Sense àcids grassos Isoprenoides Terpens i vitamines A, E, K Esteroides Colesterol, hormones, sals biliars Prostaglandines Derivats de l'àcid prostanoic Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 12 IDEES CLAU Els àcids grassos són lineals amb un grup carboxil terminal i poden ser saturats o insaturats. L'esterificació uneix àcids grassos amb un alcohol, mentre la saponificació empra una base forta per fer sabó.

Els fosfoglicèrids contenen glicerina, dos àcids grassos, fosfat i un aminoalcohol, sent claus a la membrana cel·lular. Els isoprenoides, esteroides i prostaglandines són lípids sense àcids grassos (insaponificables). COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 22. Quina diferència bàsica hi ha entre un oli i un seu pel que fa a la seva composició en àcids grassos? 23. Quines dues hormones suprarenals sintetitzades a l'extrem apical del ronyó deriven del nucli esteroide? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 24. Quins compostos s'obtenen en fer reaccionar àcid palmític amb hidròxid de sodi? 25. Quin lípid insaponifiable és precursor directe de la síntesi d'àcids biliars? 26.

Quina és la composició bàsica d'un fosfoglicèrid de membrana? 27. Quines molècules derivades de l'àcid prostanoic intervenen en el dolor i la inflamació? Palmitat sòdic i aigua a) Triacilglicèrid i aigua b) Glicerol i àcid lliure c) Colesterol i sabó d) Aldosterona a) Prostaglandina b) Colesterol c) Isoprè d) Alcohol de cadena llarga i cera a) Tres àcids grassos i isoprè b) Àcid prostanoic i tres sucres c) Glicerina, dos àcids grassos, àcid fosfòric i alcohol d) Terpens a) Fosfoglicèrids b) Ceres c) Prostaglandines d) Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 13 4 Biotecnologia i enginyeria genètica EN ACABAR SABRÀS Definir el paper dels enzims de restricció i els vectors moleculars.

Descriure les etapes per obtenir un organisme transgènic. Identificar les aplicacions industrials, agrícoles i ambientals dels microorganismes. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 28 Com aconsegueix la indústria obtenir grans quantitats d'una proteïna sense extreure-la d'òrgans animals? Definició de biotecnologia i conceptes del flux gènic La biotecnologia integra les ciències de la vida i l'enginyeria per aprofitar organismes, cèl·lules senceres, fraccions subcel·lulars o biomolècules en la generació de béns i serveis útils. Els seus àmbits d'actuació inclouen la salut humana, la indústria ramadera, l'agricultura, l'alimentació i el medi ambient.

Aquesta disciplina opera sobre els principis de la transferència d'informació molecular: Duplicació: síntesi de rèpliques de l'ADN que es transmetran a la progènie cel·lular. Transcripció: conversió de la informació continguda en una seqüència d'ADN cap a una seqüència d'ARN. Traducció: descodificació de l'ARNm en una cadena lineal d'aminoàcids mitjançant la maquinària ribosomal. Eines i etapes de l'enginyeria genètica L'enginyeria genètica reuneix el ventall de tècniques d'edició i recombinació molecular emprades per alterar el material genètic d'un organisme.

Permet aïllar una seqüència responsable d'un caràcter, acoblar-la en un vector i transferir-la a una cèl·lula hoste perquè s'expressi. Els components bàsics utilitzats en aquest procés són: Enzims de restricció: endonucleases que reconeixen i trenquen el doble filament d'ADN en seqüències diana concretes, permetent extreure fragments concrets anomenats ADN passatger. Plasmidis: petites molècules circulars d'ADN bicatenari pròpies dels bacteris amb autoreplicació independent. Poden penetrar en nous bacteris per transformació natural després de la lisi cel·lular. Quan integren un gen forà formen un plasmidi recombinant.

A l'agricultura, els plasmidis del bacteri del terra s'utilitzen com a vectors per transferir gens als cromosomes vegetals. Retrovirus: virus d'ARN que sintetitzen ADN mitjançant transcripció inversa per integrar-lo al genoma hoste. Per fer-los servir com a vectors es retiren els gens que en causen la lisi lítica. Les fases metòdiques de l'enginyeria genètica es desenvolupen en quatre moments: Aïllament: obtenció i escissió dels fragments diana d'ADN mitjançant endonucleases. 1 Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 14 COMPROVA-HO 29 Quina modificació prèvia cal fer a un retrovirus per emprar-lo com a vector innocu en teràpia genètica?

Camps d'aplicació de la biotecnologia Les aplicacions biotecnològiques es desenvolupen sobretot en l'àmbit agrari, alimentari, industrial i ambiental.

PROCÉS Passos fonamentals de l'enginyeria genètica 1 Obtenció de l'ADN Endonucleases alliberen el fragment passatger 2 Formació de vector Lligació de l'ADN en plasmidi o virus 3 Transformació hoste Introducció del vector a la cèl·lula diana 4 Clonatge cel·lular Multiplicació i síntesi del producte útil Sector Metodologia o estratègia Resultat productiu obtingut Producció agrícola Desenvolupament de cultius transgènics Blats amb resistència a glaçades, herbicides o plagues; tomaquets de maduració retardada per al transport; inserció de gens 'nif' bacterians per fixar nitrogen atmosfèric directament sense dependre de nitrats del sòl.

Producció animal Microinjecció de transgens en gàmetes de peixos Inserció precoç de gens al zigot abans que s'uneixin el nucli de l'espermatozoide i el de l'òvul aprofitant la fecundació externa. Alimentació i fermentació Cultiu microbià en bioreactors Producció a escala de vinagre, àcid làctic i etanol industrial. Farmàcia Bacteris i fongs recombinants Elaboració de vacunes recombinants, antibiòtics i suplements vitamínics. Construcció recombinant: lligació dels fragments en un vector adequat (plasmidi o virus). 2 Transferència: incorporació del vector recombinant a la cèl·lula hoste. 3 Clonatge i expressió: multiplicació successiva de les cèl·lules transformades per propagar el fragment.

Si l'organisme resultant incorpora gens d'altres espècies s'anomena organisme transgènic. 4 Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 15 Sector Metodologia o estratègia Resultat productiu obtingut Bioremediació Bacteris i protozous en aigües residuals Degradació i digestió de contaminants orgànics a plantes depuradores. Control de plagues Microorganismes entomopatògens (fongs, bacteris, virus) Bioinsecticides que maten insectes adults o larves directament o per toxines segregades. ERROR FREQÜENT Pensar que els plasmidis ordinaris dels bacteris poden introduir fragments d'ADN directament a les cèl·lules dels animals.

El material plasmídic bacterià convencional no s'insereix en cèl·lules eucariotes animals espontàniament, requerint altres vectors d'origen viral o plasmidis especials de terra com els emprats en plantes. COMPROVA-HO 30 Quin benefici agrícola comporta la introducció dels gens 'nif' en plantes superiors? IDEES CLAU La biotecnologia empra organismes i biomolècules per crear productes alimentaris, agraris o sanitaris. Els enzims de restricció tallen l'ADN per seqüències diana concretes per extreure gens específics. Els plasmidis i els retrovirus modificats actuen com a vehicles vectors per transferir l'ADN.

La bioremediació i els bioinsecticides utilitzen microorganismes per depurar residus o controlar plagues d'artròpodes. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 31. Què és un organisme transgènic? 32. Com actuen els microorganismes entomopatògens en el control biològic de plagues agràries? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 33. Quina eina molecular s'utilitza per reconèixer i tallar seqüències diana precises d'ADN? Amilasa a) Endonucleasa de restricció b) Àcid prostanoic c) Lactasa d) Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 16 34. Quin és el vector utilitzat per transferir gens de forma recombinant en plantes? 35.

Quin avantatge presenten els peixos en l'obtenció d'animals modificats genèticament? 36. Com s'anomena la utilització de microbis i protozous per digerir matèria orgànica en aigües residuals? 5 Resum per repassar Bases químiques i aigua Concepte Definició resumida Bioelements primaris Elements imprescindibles per a les biomolècules orgàniques (C, H, O, N, P, S). Bioelements secundaris indispensables Elements necessaris per a la vida de qualsevol cèl·lula (Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe, I). Bioelements secundaris variables Elements que poden faltar en determinats organismes (Br, Zn, Ti).

Aigua biològica Compost majoritari present com a aigua circulant, intersticial o intracel·lular amb funció tèrmica, dissolvent i estructural. Glúcids Glúcid Descripció i funció clau Glucosa Hexosa energètica principal; en dissolució s'anella formant la glucopiranosa hexagonal. Fructosa Hexosa furanoide pentagonal; convertida en glucosa al fetge. Lactosa Disacàrid de la llet format per galactosa i glucosa; hidrolitzat per la lactasa. Sacarosa Disacàrid vegetal format per glucosa i fructosa; funció de reserva nutritiva. Maltosa Disacàrid format per dues glucoses; present en llavors en germinació.

Plasmidi del bacteri del terra a) Enzim de Fehling b) Lactosa pura c) Retrovirus humà virulent d) Absència d'àcids grassos a) Tenen només 3 cromosomes b) Fecundació externa c) Manca d'enzims cel·lulars d) Saponificació a) Esterificació b) Bioremediació c) Transcripció d) Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 17 Glúcid Descripció i funció clau Midó Homopolisacàrid vegetal de reserva format per amilosa i amilopectina ramificada ; detectable amb Lugol. Glicogen Homopolisacàrid animal de reserva hepàtica i muscular amb múltiples ramificacions . Cel·lulosa Polímer vegetal estructural amb enllaços no degradables per la majoria d'animals.

Quitina Polímer estructural amb enllaç present a l'exoesquelet dels artròpodes. Heteropolisacàrids Polímers mixts com la pectina (gelificant), l'agar (cultius de rodofícies) i la goma aràbiga (protecció vegetal). Lípids Grup lipídic Característiques i exemples Àcids grassos Cadenes alifàtiques lineals amb nombre parell de carbonis i grup carboxil; poden ser saturats o insaturats. Esterificació / Saponificació Unió d'àcid gras amb alcohol (forma èster i aigua) o amb base forta (NaOH/KOH, forma sabó). Acilglicèrids Èsters de glicerina amb 1, 2 o 3 àcids grassos; líquids (olis) si tenen insaturacions i sòlids (seus) si són saturats.

Ceres Èsters d'un àcid gras amb un alcohol lineal de cadena llarga; funció impermeable protectora. Fosfoglicèrids Compostos per glicerina, dos àcids grassos, àcid fosfòric i aminoalcohol; base de les membranes cel·lulars. Isoprenoides (terpens) Polímers d'isoprè sense àcids grassos; inclouen vitamines A, E i K, pigments i olis essencials. Esteroides Derivats de l'esterà; comprèn colesterol, àcids biliars, vitamina D i hormones sexuals i suprarenals. Prostaglandines Derivats de l'àcid prostanoic mediadors de la febre, el dolor i la vasodilatació.

Biotecnologia i enginyeria genètica Eina o aplicació Funció essencial Enzims de restricció Endonucleases que reconeixen i tallen seqüències específiques de DNA per extreure gens diana. Vectors de clonatge Plasmidis bacterians o retrovirus modificats que transporten el DNA forà cap a la cèl·lula hoste. α(1 4) α(1 6) α(1 6) β(1 4) β Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 18 Eina o aplicació Funció essencial Gens 'nif' Gens bacterians transferits a plantes per permetre la fixació de nitrogen atmosfèric. Bioremediació Ús de microorganismes per depurar i degradar matèria orgànica en aigües residuals.

Bioinsecticides Microorganismes entomopatògens utilitzats en el control biològic de plagues agràries. Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 19 Solucions de les preguntes de repàs 1. Perquè es produeix una transferència física d'electrons on un àtom en capta i l'altre en perd. 2. En l'apolar els electrons es comparteixen per igual entre àtoms de semblant electronegativitat, mentre que en el polar s'atrauen amb més força cap a un dels àtoms, formant pols electroestàtics oposats. 3. Es troba com a aigua circulant en líquids corporals, aigua intersticial entre els espais cel·lulars i aigua intracel·lular dins del citosol i els orgànuls. 4.

Són el carboni, l'hidrogen, l'oxigen, el nitrogen, el fòsfor i el sofre (C, H, O, N, P, S). 5. Perquè com més gran és la superfície i la mida molecular apolar, major és la magnitud dels contactes electroestàtics transitoris. 6. b) Ca, Na, K, Cl. El calci, el sodi, el potassi i el clor són elements secundaris indispensables en totes les cèl·lules. 7. a) Catió. L'àtom que cedeix o perd un electró adquireix càrrega neta positiva, formant un catió. 8. a) Funció termoreguladora. L'aigua actua com a regulador tèrmic per evitar canvis dràstics de temperatura a l'organisme. 9. b) Entre les cèl·lules. L'aigua intersticial ocupa els espais que separen les cèl·lules en els teixits. 10.

Perquè les cadenes hidrocarbonades dels lípids estan molt més reduïdes en forma de grups metilè que els carbonis oxidats dels glúcids. 11. Es produeix una unió covalent entre els monosacàrids amb l'alliberament d'una molècula d'aigua, quedant ambdós enllaçats a través d'un àtom d'oxigen. 12. Perquè l'aparell digestiu animal no disposa habitualment d'enzims capacitats per trencar els enllaços glucosídics de configuració beta (1 4). 13. Està format per amilosa (lineal amb enllaços ) i amilopectina (ramificada mitjançant enllaços ). 14. L'agar. 15. c) Enllaç β(1 4). L'enllaç β(1 4) no pot ser degradat per la majoria dels enzims digestius dels animals. 16. d) Fructosa.

La fructosa en solució tanca el seu cicle formant la D-fructofuranosa pentagonal. 17. b) Sacarosa. La unió d'una unitat de glucosa i una de fructosa produeix sacarosa. 18. a) Coloració específica del reactiu. La prova del Lugol permet detectar experimentalment la presència de midó per un canvi cromàtic. 19. Perquè reconeix seqüències nucleotídiques curtes molt precises i només talla el DNA en aquestes seqüències concretes. 20. Es produeix una reacció de saponificació que origina aigua i una sal d'àcid gras anomenada sabó capaç de dispersar-se formant micel·les. 21.

S'intercala entre els fosfolípids de la membrana plasmàtica per conferir estabilitat mecànica i serveix com a molècula base per a la síntesi d'altres esteroides. 22. Els olis presenten un o més àcids grassos insaturats (líquids a temperatura ambient), mentre que els seus presenten tots els àcids grassos saturats (sòlids). 23. L'aldosterona (reabsorció d'ions sodi i clorur) i el cortisol (regulador del metabolisme glucídic, lipídic i proteic). α(1 4) α(1 6) Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 20 24. a) Palmitat sòdic i aigua. La saponificació de l'àcid palmític amb hidròxid sòdic genera la sal palmitat sòdic i aigua. 25. c) Colesterol.

El fetge utilitza el colesterol per fabricar les molècules d'àcids biliars. 26. d) Glicerina, dos àcids grassos, àcid fosfòric i alcohol. Un fosfoglicèrid conté dos àcids grassos esterificats a la glicerina, a més d'àcid fosfòric i un aminoalcohol. 27. d) Prostaglandines. Les prostaglandines regulen els receptors de dolor, la febre i la dilatació capil·lar. 28. Introduint el gen que la codifica dins d'un bacteri mitjançant un plasmidi perquè aquest la sintetitzi a gran escala en un bioreactor. 29. Cal suprimir els gens responsables de desencadenar la lisi cel·lular de la cèl·lula hoste mantenint la seva capacitat d'inserir el genoma al cromosoma. 30.

Permet a les plantes fixar directament el nitrogen de l'atmosfera com fan determinats bacteris i cianobacteris, evitant la dependència de fertilitzants amb nitrats o nitrits al sòl. 31. És un organisme viu que conté i expressa de manera funcional gens procedents d'una altra espècie introduïts per enginyeria genètica. 32. Infecten i maten directament larves o individus adults d'insectes, o secreten toxines que actuen com a verí digestiu en ser consumides. 33. b) Endonucleasa de restricció. Els enzims de restricció o endonucleases tallen l'ADN bicatenari en punts nucleotídics específics. 34. a) Plasmidi del bacteri del terra.

El plasmidi del bacteri del terra pot introduir ADN en cèl·lules vegetals i integrar-se en els seus cromosomes. 35. c) Fecundació externa. La fecundació externa permet transferir gens al zigot abans de la fusió dels nuclis cel·lulars. 36. c) Bioremediació. La bioremediació empra microorganismes per netejar i degradar contaminants en depuradores. Biomolècules i Biotecnologia: Apunts de Bioquímica 21