Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética

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APUNTES BIOLOGÍA EAU País Vasco AprenAI 2026-2027 Apuntes de Biología orientados a la preparación de las pruebas de acceso universitario (EAU/EvAU/PAU). Contiene el desarrollo riguroso de bioquímica, biología celular, bioenergética, genética molecular, microbiología e inmunología, adaptado a los criterios de corrección d…

APREN.AI Índice 1 Tema 1: Agua, sales minerales y ósmosis 7 Los componentes químicos de la materia viva 7 El agua: estructura molecular y enlace de hidrógeno 8 Propiedades fisicoquímicas del agua y sus funciones biológicas 9 Sales minerales: formas y funciones 10 Mecanismos de regulación del pH: sistemas tampón 10 Fenómenos osmóticos y respuesta celular 11 2 Tema 2: Glúcidos 14 1. Clasificación general de los glúcidos 14 2. Monosacáridos: estructura, propiedades e isomería 15 3. El enlace O-glucosídico y los disacáridos 17 4.

Polisacáridos 18 Anómeros α y β y su repercusión en los polisacáridos 20 El carbono anomérico: de dónde salen α y β 20 Cómo distinguirlos en la proyección de Haworth 20 Mutarrotación 20 Repercusión en los polisacáridos 21 3 Tema 3: Lípidos 24 1. Ácidos grasos 25 2. Lípidos saponificables 25 3. Lípidos insaponificables 28 4 Tema 4: Proteínas, enzimas y vitaminas 30 1. Los aminoácidos: estructura y propiedades 30 2. El enlace peptídico y niveles de organización proteica 31 3. Biocatálisis enzimática: mecanismo y energética 33 4. Cinética enzimática y regulación 34 5.

Vitaminas: clasificación y función biológica 37 Funciones biológicas de las proteínas 38 Proteínas fibrosas y globulares 38 Clasificación funcional 39 Especificidad de las proteínas 41 Tema 5: La célula: orgánulos,membrana y transporte 5 Membrana plasmática y mecanismos de transporte 44 1. Estructura y composición de la membrana plasmática 44 2. Transporte a través de la membrana plasmática 45 Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 1 3. Uniones intercelulares y diferenciaciones de membrana 48 4. Matriz extracelular y pared celular vegetal 49 6 Ultraestructura celular y orgánulos 51 1. Comparación entre la célula procariota y eucariota 51 2.

Origen evolutivo de la célula eucariota: la teoría endosimbiótica 52 3. Citosol e inclusiones citoplasmáticas 53 4. Citoesqueleto y centros organizadores de microtúbulos 53 5. Ribosomas 54 6. Sistema de endomembranas 54 7. Lisosomas y peroxisomas: degradación celular 56 8. Vacuolas y pared vegetal 57 9. Núcleo interfásico y empaquetamiento genómico 57 10. Orgánulos bioenergéticos: mitocondrias y cloroplastos 58 11.

Claves visuales para la identificación de orgánulos al microscopio electrónico 59 7 Teoría celular y estructura de la célula procariota La teoría celular Estructura de la célula procariota (bacteria) 8 Tema 6: Ciclo celular, mitosis y meiosis 64 El ciclo celular en eucariotas y su regulación 64 Mitosis: fases y segregación cromosómica 65 Citocinesis: partición citoplasmática 66 Meiosis: reducción cromosómica y variabilidad genética 67 Comparativa general entre mitosis y meiosis 69 Guía práctica de identificación de figuras en exámenes 70 Tema 7: Catabolismo: respiración celular,beta-oxidación y fermentación 9 Glucólisis y respiración celular aerobia 73 1.

Fundamentos del catabolismo y acoplamiento bioenergético 73 2. Glucólisis: lisis citosólica de la glucosa 76 3. Descarboxilación oxidativa del piruvato 76 4. El ciclo de Krebs (ácido cítrico) 77 5. Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa 79 6. Balance energético global de la respiración celular 80 10 Fermentaciones y catabolismo lipídico 82 1. Fermentaciones: rutas catabólicas anaeróbicas 82 2. Catabolismo lipídico 84 3.

Rendimiento energético de la beta-oxidación 85 11 Tema 8: Fotosíntesis y quimiosíntesis 88 Organización funcional del cloroplasto 88 Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 2 Fase luminosa: captación de luz y fotofosforilación 90 Fase biosintética o ciclo de Calvin 92 Factores moduladores del rendimiento fotosintético 93 Fotorrespiración y adaptación en plantas C4 94 Quimiosíntesis: fijación de carbono independiente de la luz 94 Anabolismo heterótrofo e importancia de la fotosíntesis 95 Síntesis de glúcidos 95 Síntesis de lípidos 96 Síntesis de aminoácidos 96 Síntesis de nucleótidos 97 Rutas anabólicas, catabólicas y anfibólicas 97 Importancia biológica de la fotosíntesis 98 Tema 9: Ácidos nucleicos,replicación,expresión génica y mutaciones 12 Estructura de los ácidos nucleicos y replicación del ADN 100 1.

Componentes moleculares de los ácidos nucleicos 100 2. Demostración experimental del ADN como material hereditario 102 3. Estructura de la doble hélice del ADN 103 4. Niveles de empaquetamiento del ADN en eucariotas 104 5. Mecanismo de la replicación del ADN 105 6. Particularidades de la replicación: procariotas frente a eucariotas 107 13 Estructura y funciones del ATP y de los tipos de ARN 109 El ATP: un nucleótido que transporta energía 109 El ARN: rasgos comunes 110 ADN frente a ARN 112 14 Transcripción, traducción y código genético 113 1. El flujo de la información genética: dogma central 113 2. La transcripción: síntesis del ARN a partir de ADN 114 3.

Maduración postranscripcional del ARN eucariota 115 4. El código genético 116 5. La traducción proteica 117 6. Regulación de la expresión génica en procariotas: el operón lac 119 15 Regulación génica en eucariotas, diferenciación celular y epigenética Niveles de regulación en eucariotas Diferenciación celular Epigenética Genotipo, fenotipo y ambiente 123 Mutaciones, selección natural y biodiversidad 123 16 Mutaciones, agentes mutagénicos y genética mendeliana 124 1. Naturaleza y clasificación de las mutaciones 125 Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 3 2. Mutaciones génicas o puntuales 126 3. Mutaciones cromosómicas estructurales 127 4.

Mutaciones genómicas o numéricas 127 5. Agentes mutagénicos y carcinogénesis 128 6. Genética mendeliana: terminología fundamental 129 7. Alelismo múltiple y herencia ligada al sexo 130 17 Conceptos básicos de genética: ploidía, genoma y cromosomas homólogos Haploide y diploide: cuántas copias de cada cromosoma Genoma Cromosomas homólogos y cromátidas hermanas 134 Cariotipo: autosomas y cromosomas sexuales 135 Relación con la meiosis y la fecundación 135 Tema 10: Ingeniería genética y biotecnología 18 Herramientas del ADN recombinante y PCR 138 1. Fundamentos de la ingeniería genética y tecnología del ADN recombinante 138 2. Herramientas moleculares del ADN recombinante 138 3.

Construcción del ADN recombinante y producción de insulina humana 140 4.

Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) 141 19 Edición génica CRISPR-Cas9 y terapia génica 143 CRISPR-Cas9: de defensa bacteriana a herramienta de edición 143 Componentes y mecanismo 144 Aplicaciones de CRISPR 145 Terapia génica 145 20 Aplicaciones biotecnológicas, clonación y proyecto genoma 147 Biotecnología tradicional frente a biotecnología moderna 147 Organismos modificados genéticamente (OMG) y transgénicos 148 Biorremediación y aplicaciones ambientales 149 Anticuerpos monoclonales y tecnología de hibridomas 149 Clonación: reproductiva frente a terapéutica 150 El Proyecto Genoma Humano (PGH) y la era postgenómica 151 Implicaciones bioéticas y sociales 152 21 Obtención de plantas transgénicas y otras aplicaciones biotecnológicas 154 Concepto de vector 154 Plantas transgénicas con Agrobacterium tumefaciens 154 Fármacos en plantas frente a bacterias 156 Aplicaciones en salud 156 Industria alimentaria y nuevos materiales 156 22 Tema 11: Microorganismos, virus y enfermedades infecciosas 157 Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 4 1.

Diversidad del mundo microbiano celular 157 2. Morfología, envoltura bacteriana y tinción de Gram 158 3. Fisiología, transferencia genética parasexual y endosporas 160 4. Formas acelulares: virus, viroides y priones 160 5. Ciclos de replicación vírica 161 6. Patogenicidad, epidemiología y enfermedades infecciosas 163 7.

Control microbiano, antibiograma y resistencia antimicrobiana 163 Microorganismos beneficiosos y patógenos, levaduras y relaciones simbióticas 165 Microorganismos patógenos: enfermedades y agentes 165 Microorganismos beneficiosos 166 Tipos de relación biológica 166 Las levaduras 166 Etapas de las enfermedades infecciosas, transmisión y variabilidad antigénica 167 Curso de una enfermedad infecciosa 167 Vías de transmisión 168 Variabilidad antigénica: por qué vuelve la gripe cada año 168 Clasificación de los virus, ciclo de los virus animales y diferencias con las bacterias 169 Criterios de clasificación de los virus 169 Por qué los virus no tienen metabolismo propio 169 Ciclo de un virus animal 170 Diferencias entre virus y bacterias 170 Aplicaciones biotecnológicas de los virus 171 Tema 12: Sistema inmunitario,vacunas e inmunopatologías 23 Organización del sistema inmune, antígenos y anticuerpos 174 Las líneas de defensa del organismo 174 Barreras primarias externas 174 Inmunidad innata o inespecífica 175 Inmunidad adaptativa o adquirida 176 Órganos y tejidos del sistema linfoide 176 Antígenos, epítopos y haptenos 177 Estructura molecular de los anticuerpos 178 Reacciones antígeno-anticuerpo 179 24 Moléculas defensivas: interferón, citocinas y clases de inmunoglobulinas Interferones Citocinas Clases de inmunoglobulinas 25 Respuesta inmunitaria humoral, celular y tipos de inmunidad 183 Procesamiento y presentación antigénica: el complejo mayor de histocompatibilidad 183 Respuesta celular: activación de linfocitos T cooperadores y citotóxicos 184 Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 5 Respuesta humoral: activación de linfocitos B y producción de anticuerpos 184 Respuesta primaria frente a respuesta secundaria 185 Tipos de inmunidad: activa y pasiva, natural y artificial 185 Vacunación y sueroterapia: fundamentos preventivo y curativo 186 26 Inmunopatologías y trasplantes 187 1.

Hipersensibilidad y reacciones alérgicas 188 2. Enfermedades autoinmunes 189 3. Inmunodeficiencias 190 4. Inmunología de los trasplantes 191 5.

Incompatibilidad materno-filial (Eritroblastosis fetal) y evasión tumoral 193 27 Resumen para repasar 194 Tema 1: Agua, sales minerales y ósmosis 194 Tema 2: Glúcidos 195 Tema 3: Lípidos 196 Tema 4: Proteínas, enzimas y vitaminas 196 Tema 5: La célula 197 Tema 6: Ciclo celular, mitosis y meiosis 198 Tema 7: Catabolismo 198 Tema 8: Fotosíntesis, quimiosíntesis y anabolismo 199 Tema 9: Ácidos nucleicos, expresión génica y genética 199 Tema 10: Ingeniería genética y biotecnología 201 Tema 11: Microorganismos, virus y enfermedades infecciosas 201 Tema 12: Sistema inmunitario e inmunopatologías 202 Cronología 203 Soluciones de las preguntas de repaso 205 Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 6 1 Tema 1: Agua,sales minerales y ósmosis Los componentes químicos de la materia viva La materia viva está constituida por un conjunto característico de elementos químicos denominados bioelementos, los cuales se combinan para dar lugar a las biomoléculas.

Atendiendo a su abundancia relativa en el organismo, se distinguen tres grandes grupos: Bioelementos primarios: representan más del 98 % de la masa celular total. Incluyen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre (C, H, O, N, P y S). Son indispensables para edificar las biomoléculas orgánicas fundamentales debido a su bajo peso atómico y su facilidad para establecer enlaces covalentes estables. Bioelementos secundarios: suponen cerca del 2 % de la masa corporal. Se presentan principalmente en disolución como iones ( , , , y ). Desempeñan papeles fisiológicos determinantes en la propagación de impulsos nerviosos, contracción muscular y activación enzimática.

Oligoelementos: se hallan en concentraciones inferiores al 0,1 %, pero resultan estrictamente indispensables para la vida. El hierro (Fe) interviene en el transporte de oxígeno dentro de la hemoglobina, mientras que el yodo (I) es un componente esencial de las hormonas tiroideas. Tanto su carencia como su exceso pueden desencadenar alteraciones patológicas graves.

Entre los bioelementos primarios, el carbono desempeña un papel estructural central gracias a su tetravalencia: sus cuatro electrones de valencia le permiten entablar enlaces covalentes simples, dobles o triples con otros átomos de carbono o elementos distintos, originando cadenas lineales, ramificadas o cíclicas tridimensionales muy estables. Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 7 ESQUEMA Componentes inorgánicos de la célula El agua: estructura molecular y enlace de hidrógeno El agua ( ) es la biomolécula inorgánica más abundante en los organismos, representando comúnmente entre el 65 % y el 95 % de su masa total.

Cada molécula consta de un átomo de oxígeno unido mediante enlaces covalentes simples a dos átomos de hidrógeno, configurando una estructura angular con un ángulo de enlace de aproximadamente 104,5°. Esquema del enlace covalente polar y distribución de cargas en el agua. Dado que el oxígeno exhibe una electronegatividad notablemente superior a la del hidrógeno, los pares electrónicos compartidos se encuentran desplazados hacia el núcleo de oxígeno.

Como consecuencia, sobre el oxígeno se genera una densidad de carga parcial negativa ( ), mientras que Biomoléculas inorgánicas Componentes químicos sin enlaces carbono-carbono Agua Dipolo formador de enlaces de hidrógeno Disolvente universal Medio de transporte y metabolismo Regulador térmico Elevado calor específico y de vaporización Sales minerales En estado sólido o disueltas Precipitadas Función esquelética y de sostén Disueltas Regulación osmótica y equilibrio de pH H O 2 δ Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 8 sobre los dos hidrógenos surgen densidades de carga parcial positiva ( ).

Al presentar una geometría no lineal, los momentos dipolares individuales no se cancelan, confiriendo a la molécula un marcado carácter dipolar. ENLACE DE HIDRÓGENO Un enlace de hidrógeno (o puente de hidrógeno) es una atracción electrostática débil que se establece entre la carga parcial positiva ( ) de un átomo de hidrógeno unido a un elemento muy electronegativo y la carga parcial negativa ( ) del átomo de oxígeno perteneciente a una molécula adyacente. Aunque cada puente de hidrógeno individual es mucho más lábil que un enlace covalente, la unión simultánea de miles de ellos crea una densa red intermolecular.

En estado líquido y a bajas temperaturas, cada molécula puede formar hasta 4 enlaces de hidrógeno dinámicos con sus vecinas, propiedad responsable directa de su comportamiento singular. Propiedades fisicoquímicas del agua y sus funciones biológicas Las propiedades fisicoquímicas del agua derivan de su polaridad y de la red de enlaces de hidrógeno, determinando sus funciones vitales en los seres vivos: Propiedad fisicoquímica Bases moleculares Función biológica asociada Poder disolvente universal Su alta constante dieléctrica y polaridad le permiten interaccionar con sales (solvatación iónica) y biomoléculas polares que forman puentes de hidrógeno.

Medio principal del transporte circulatorio (sangre, linfa, savia) y sustrato disolvente en el que suceden las rutas metabólicas celulares. Elevado calor específico Para aumentar la temperatura del agua es necesario romper previamente un gran número de enlaces de hidrógeno, lo que absorbe gran energía. Actúa como amortiguador térmico celular, evitando variaciones bruscas de temperatura perjudiciales para los seres vivos. Elevado calor de vaporización La evaporación precisa una considerable cantidad de calor para romper todos los puentes de hidrógeno intermoleculares. Mecanismo de termorregulación eficiente mediante la sudoración o la transpiración vegetal.

Alta cohesión y adhesión Fuerte atracción entre moléculas de agua (cohesión) y entre el agua y superficies sólidas polares (adhesión). Capilaridad (ascenso continuado de la savia bruta por el xilema) y elevada tensión superficial que sustenta pequeños organismos. Densidad anómala A alcanza su densidad máxima; en el hielo cristaliza formando una red reticular más abierta y menos densa. El hielo flota en la superficie, sirviendo de aislante térmico y permitiendo la supervivencia de la biota subacuática en climas fríos.

δ+ δ+ δ 4 C Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 9 Propiedad fisicoquímica Bases moleculares Función biológica asociada Reactividad química Baja capacidad de disociación espontánea ( ), comportándose como anfótera. Interviene como reactivo químico directo en reacciones de hidrólisis y como donador de protones y electrones. PARA RECORDARLO La clave de cualquier propiedad térmica o mecánica del agua radica siempre en la misma causa: la ingente cantidad de puentes de hidrógeno que retienen unidas sus moléculas y obligan a suministrar energía extra para separarlas.

Sales minerales: formas y funciones Las sales minerales en los organismos vivos adoptan dos configuraciones esenciales con cometidos fisiológicos especializados: 1. Sales minerales precipitadas (insolubles) Se encuentran en estado sólido asociadas a compuestos orgánicos y cumplen principalmente una función de sostén mecánico y protección esquelética. Destacan el carbonato cálcico ( ) en conchas de moluscos y caparazones, el fosfato cálcico ( ) junto al carbonato cálcico en el tejido óseo de vertebrados, y la sílice ( ) en las espículas de ciertas esponjas y frústulas de diatomeas. 2.

Sales minerales disueltas (solubles) Aparecen disociadas en sus iones constituyentes en los fluidos intra y extracelulares. Sus funciones capitales son: Regulación de la presión osmótica: determinan el potencial hídrico celular y controlan los flujos de agua a través de la membrana. Regulación del equilibrio ácido-base: mantienen el pH constante mediante disoluciones tampón. Estabilización de dispersiones coloidales: neutralizan las cargas eléctricas superficiales de macromoléculas cargadas para evitar su agregación precipitada.

Transmisión neuromuscular y excitabilidad: gradientes de y mantienen el potencial de membrana (apoyados por mecanismos como la bomba de , véase «Tema 5: La célula: orgánulos, membrana y transporte — Membrana plasmática y mecanismos de transporte»), y el ion es fundamental en la contracción muscular y coagulación sanguínea. Mecanismos de regulación del pH: sistemas tampón El pH intracelular y sanguíneo debe mantenerse en intervalos sumamente restringidos (en torno a 7,35 - 7,45 en sangre humana), ya que desviaciones mínimas alteran el estado de ionización de los aminoácidos y provocan la inactivación o desnaturalización de las proteínas estructurales y enzimas.

Para atenuar estas variaciones, los organismos recurren a disoluciones amortiguadoras o tampones, formadas por un ácido débil y su base conjugada. 2H O 2 H O + 3 + OH CaCO 3 Ca (PO ) 3 4 2 SiO 2 Na+ K+ Na /K + + Ca2+ Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 10 Tampón bicarbonato Constituye el tampón extracelular primordial en los fluidos biológicos como la sangre. Su equilibrio químico se formula de la siguiente manera: Si el medio se acidifica (aumento de ), el ion bicarbonato ( ) capta los protones excedentes para formar ácido carbónico ( ), el cual se descompone en y , expulsándose el gas por ventilación pulmonar.

Si el medio se alcaliniza (descenso de ), el ácido carbónico se disocia cediendo protones al medio para restituir el pH. Tampón fosfato Actúa de forma mayoritaria en el compartimento intracelular, donde el ion fosfato es abundante. Su equilibrio amortiguador es: El ion dihidrogenofosfato ( ) se comporta como ácido débil liberando protones frente a un exceso de bases, mientras que el monohidrogenofosfato ( ) actúa como base conjugada retirando protones libres si se produce una acidificación.

ERROR FRECUENTE No confundas la localización de los sistemas tampón: el tampón bicarbonato es el amortiguador hegemónico en el plasma sanguíneo y medio extracelular, mientras que el tampón fosfato actúa principalmente en el medio intracelular citoplasmático. Fenómenos osmóticos y respuesta celular ÓSMOSIS La ósmosis es la difusión pasiva de moléculas de agua a través de una membrana semipermeable desde un medio de menor concentración de solutos (hipotónico) hacia otro con mayor concentración de solutos (hipertónico), hasta igualar las concentraciones a ambos lados.

El comportamiento osmótico difiere sustancialmente entre células vegetales y animales, debido a la presencia o ausencia de pared celular rígida: Condición del medio externo Célula animal (ej. eritrocito) Célula vegetal Medio hipotónico (Concentración externa < interna) Entrada neta de agua por flujo osmótico. La célula se hincha hasta estallar; en los glóbulos rojos este fenómeno se denomina hemólisis o lisis osmótica. Entrada masiva de agua hacia la vacuola. La célula se hincha acumulando presión hidrostática contra la pared celular sin romperse: estado de turgencia.

CO + 2 H O 2 H CO 2 3 HCO + 3 H+ H+ HCO3 H CO 2 3 CO 2 H O 2 H+ H PO 2 4 HPO + 4 2 H+ H PO 2 4 HPO 4 2 Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 11 Condición del medio externo Célula animal (ej. eritrocito) Célula vegetal Medio isotónico (Concentración externa = interna) Flujo hídrico dinámico en equilibrio. El volumen y forma celular permanecen inalterados. Equilibrio hídrico sin tensión parietal interna; la célula vegetal conserva su volumen basal sin alcanzar turgencia completa. Medio hipertónico (Concentración externa > interna) Salida masiva de agua hacia el exterior. La célula pierde volumen, se deshidrata y arruga su membrana: fenómeno de crenación.

Salida de agua desde la vacuola; el protoplasto disminuye drásticamente de volumen y la membrana plasmática se despega de la pared celular: proceso de plasmólisis.

ESQUEMA Respuestas celulares frente a gradientes osmóticos Medio externo Concentración osmótica respecto a la célula Hipotónico Entrada neta de agua hacia la célula Célula animal: Hemólisis Hinchamiento y rotura por lisis osmótica Célula vegetal: Turgencia Presión parietal contra la pared celulósica Isotónico Flujos de agua en equilibrio dinámico Hipertónico Salida neta de agua de la célula Célula animal: Crenación Deshidratación con arrugamiento de membrana Célula vegetal: Plasmólisis Desprendimiento de membrana respecto a pared Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 12 PAU · 2022, ORDINARIA (PRIMERA PREGUNTA - OPCIÓN 1A) En relación con las propiedades fisicoquímicas del agua: a) [0,75 puntos] Indique cuál es el origen de la polaridad de las moléculas de agua, y qué tipo de interacciones establecen entre sí dichas moléculas a causa de la polaridad.

b) [0,75 puntos] Cite dos funciones del agua relacionadas con su poder disolvente. c) [1,0 punto] Explica brevemente la influencia de los cambios bruscos de pH en las células. Indica qué tipo de disoluciones se utilizan para amortiguar dichos cambios. Resolución a) Origen de la polaridad e interacciones intermoleculares: b) Dos funciones del agua vinculadas a su poder disolvente: Transporte de sustancias: Al actuar como disolvente de compuestos iónicos y polares, permite el desplazamiento continuo de nutrientes, metabolitos y sustancias de desecho a través de fluidos circulantes como sangre, linfa o savia.

Medio para las reacciones metabólicas: Disuelve reactivos bioquímicos en el citosol y orgánulos, posibilitando su movilidad e interacción colisional con las enzimas para que transcurra el metabolismo celular. c) Efecto de variaciones de pH y amortiguación: Influencia en la célula: Un cambio brusco de pH altera el estado de disociación e ionización de los grupos funcionales de las cadenas laterales de los aminoácidos en las proteínas. Esto rompe enlaces electrostáticos e hidrofóbicos que sostienen su estructura terciaria, provocando su desnaturalización y la pérdida irreversible de actividad biológica (particularmente enzimática).

Disoluciones reguladoras: Para mitigar estos cambios se emplean disoluciones tampón o amortiguadoras (como el sistema bicarbonato en el plasma sanguíneo o el sistema fosfato en el citoplasma), formadas por un ácido débil y su base conjugada que captan o liberan protones según las oscilaciones del medio. El átomo de oxígeno posee una electronegatividad netamente mayor que la de los átomos de hidrógeno, atrayendo fuertemente hacia sí la densidad electrónica del enlace covalente simple.

1 Debido a que la molécula adopta una geometría angular (con un ángulo de 104,5°) y no lineal, los dipolos de enlace no se compensan geométricamente, generando una molécula con carácter dipolar ( sobre el oxígeno y sobre cada hidrógeno). 2 δ δ+ Estas densidades de carga opuesta permiten que las moléculas adyacentes establezcan entre sí atracciones electrostáticas conocidas como enlaces de hidrógeno (o puentes de hidrógeno). 3 Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 13 IDEAS CLAVE La geometría angular del agua y la electronegatividad del oxígeno originan un dipolo permanente capaz de formar redes de enlaces de hidrógeno.

El elevado calor específico y de vaporización del agua amortiguan las oscilaciones térmicas y posibilitan la termorregulación biológica. Las sales minerales disueltas controlan la presión osmótica y regulan el pH mediante los sistemas amortiguadores bicarbonato y fosfato. La ósmosis condiciona el volumen celular: en medios hipotónicos las células animales sufren hemólisis mientras las vegetales adquieren turgencia; en medios hipertónicos sufren crenación y plasmólisis respectivamente. COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 1. ¿Por qué el agua líquida es más densa a que el hielo a ? 2. ¿Cómo responde el tampón bicarbonato ante una elevación en la concentración extracelular de protones ? 3.

¿Cuál es la causa por la que una célula vegetal no estalla al introducirse en un medio acuoso hipotónico? 2 Tema 2: Glúcidos Los glúcidos (también denominados hidratos de carbono o azúcares) son biomoléculas orgánicas constituidas esencialmente por carbono, hidrógeno y oxígeno en una proporción general . Químicamente corresponden a polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, es decir, cadenas carbonadas que portan varios grupos hidroxilo ( ) junto a un único grupo carbonilo (aldehído o cetona). 1.

Clasificación general de los glúcidos Los glúcidos se dividen según su complejidad estructural en dos categorías básicas: Monosacáridos: unidades monoméricas fundamentales no hidrolizables, compuestas por cadenas de 3 a 7 átomos de carbono. Ósidos: glúcidos complejos formados por la unión de monosacáridos mediante enlaces O- glucosídicos, que liberan monómeros al hidrolizarse. Se subdividen en: Holósidos: integrados únicamente por unidades glucídicas.

Comprenden los oligosacáridos (cadenas cortas de 2 a 10 monosacáridos, donde destacan los disacáridos) y los polisacáridos (polímeros de más de 10 unidades, ya sean homopolisacáridos con un solo tipo de monómero o heteropolisacáridos formados por dos o más monómeros distintos). Heterósidos: formados por una fracción glucídica unida covalentemente a una porción no glucídica (como glucolípidos y glucoproteínas; véase la membrana plasmática en «Tema 5: La 4 C 0 C H+ (CH O) 2 n OH Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 14 célula: orgánulos, membrana y transporte — Membrana plasmática y mecanismos de transporte»). ESQUEMA Clasificación general de los glúcidos 2.

Monosacáridos: estructura, propiedades e isomería En estado puro, los monosacáridos son sólidos cristalinos, de color blanco, solubles en agua gracias a los enlaces de hidrógeno (véase «Tema 1: Agua, sales minerales y ósmosis») y de sabor dulce. Son la fuente primaria de combustible celular metabólico para la glucólisis (véase «Tema 7: Catabolismo: respiración celular, beta-oxidación y fermentación — Glucólisis y respiración celular aerobia»).

PODER REDUCTOR El poder reductor de los monosacáridos reside en la reactividad de su grupo carbonilo libre (aldehído o cetona), capaz de ceder electrones y oxidarse a ácido carboxílico, reduciendo simultáneamente a otros reactivos químicos (como el catión cúprico a en la reacción de Fehling).

Isomería en los monosacáridos La presencia de carbonos asimétricos (unidos a cuatro sustituyentes diferentes) genera una rica diversidad isomérica: Monosacáridos 3 a 7 C, monómeros no hidrolizables Ósidos Glúcidos formados por monosacáridos unidos Holósidos Solo contienen unidades glucídicas Oligosacáridos Cadenas de 2 a 10 monosacáridos Polisacáridos Más de 10 monosacáridos Heterósidos Fracción glucídica unida a otra no glucídica Homopolisacáridos Un único tipo de monómero Heteropolisacáridos Varios tipos de monómeros distintos Cu2+ Cu+ Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 15 Isomería de función: moléculas con idéntica fórmula molecular pero distinto grupo funcional (por ejemplo, glucosa, que es una aldohexosa, frente a fructosa, que es una cetohexosa).

Estereoisomería (espacial): orientaciones espaciales distintas. El número teórico de estereoisómeros viene dado por , donde es el número de carbonos asimétricos. Se dividen en: Enantiómeros: imágenes especulares no superponibles, en los que todos los carbonos asimétricos invierten su configuración espacial. Epímeros: isómeros que difieren en la orientación de un único carbono asimétrico (como la D- glucosa y la D-galactosa, que difieren únicamente en el carbono 4). Serie D y L: se determina por la posición del grupo hidroxilo en el carbono asimétrico más alejado del grupo carbonilo.

Si el se sitúa a la derecha en la proyección lineal de Fischer, pertenece a la serie D; si se encuentra a la izquierda, a la serie L. La inmensa mayoría de los glúcidos biológicamente activos en la naturaleza pertenecen a la serie D. Actividad óptica: propiedad física independiente de la serie D o L consistente en rotar el plano de la luz polarizada hacia la derecha (dextrógiro, ) o hacia la izquierda (levógiro, ). Ciclación molecular y proyección de Haworth En disolución acuosa, las pentosas y hexosas apenas existen en forma lineal abierta.

El grupo carbonilo reacciona intramolecularmente con un grupo hidroxilo distal formando un enlace hemiacetal (entre aldehído y alcohol) o hemicetal (entre cetona y alcohol), originando estructuras cíclicas estables de 5 miembros (anillos furanósicos) o 6 miembros (anillos piranósicos). Este cierre genera un nuevo carbono asimétrico denominado carbono anomérico (el antiguo carbono carbonílico, C1 en aldosas y C2 en cetosas), dando lugar a dos nuevos estereoisómeros denominados anómeros: Forma : el grupo del carbono anomérico queda en trans respecto al grupo terminal (en la serie D, hacia abajo del plano del anillo).

Forma : el grupo del carbono anomérico queda en cis respecto al grupo terminal (en la serie D, hacia arriba del plano del anillo). Véase más abajo «Anómeros α y β y su repercusión en los polisacáridos». En el espacio tridimensional, el anillo de piranosa adopta conformaciones plegadas no planas de «silla» o de «bote» para minimizar tensiones estéricas. Estructuras cíclicas de Haworth de la ribosa y la desoxirribosa.

2n n OH + α OH CH OH 2 β OH CH OH 2 Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 16 Monosacáridos y derivados de interés biológico Monosacárido / Derivado Tipo químico Ubicación y relevancia biológica D-Ribosa Aldopentosa (furanosa) Componente estructural de los ribonucleótidos del ARN y de coenzimas como el ATP. 2-Desoxi-D-ribosa Desoxiazúcar (aldopentosa) Carece de oxígeno en el carbono 2 ( en vez de ); componente del ADN. D-Glucosa Aldohexosa (piranosa) Principal combustible metabólico celular; sintetizada por fotosíntesis (véase «Tema 8: Fotosíntesis y quimiosíntesis»).

D-Galactosa Aldohexosa (piranosa) Forma parte del disacárido lactosa y de pectinas de pared vegetal; epímero de la glucosa en C4. D-Manosa Aldohexosa (piranosa) Componente de paredes microbianas y glucoproteínas; epímero de la glucosa en C2. D-Fructosa Cetohexosa (furanosa) Presente libre en frutos y unida en el disacárido sacarosa. Glucosamina Aminoazúcar El grupo de C2 se sustituye por ; monómero precursor de la quitina. Ácido glucurónico Azúcar ácido C6 oxidado a grupo carboxilo (-COOH); componente de la matriz extracelular y detoxificación. 3.

El enlace O-glucosídico y los disacáridos El enlace O-glucosídico se produce mediante una reacción de condensación entre el grupo hidroxilo del carbono anomérico de un monosacárido y un grupo hidroxilo de otro monosacárido, desprendiéndose una molécula de agua ( ) y quedando ambos anillos enlazados a través de un puente de oxígeno. CLAVE DEL PODER REDUCTOR EN DISACÁRIDOS Para que un disacárido conserve poder reductor, al menos uno de sus dos carbonos anoméricos debe permanecer libre (sin comprometer en el enlace). Si ambos carbonos anoméricos participan en la unión, la molécula no puede abrirse en disolución y pierde completamente el poder reductor.

Enlace monocarbonílico: se establece entre el carbono anomérico del primer monosacárido y un carbono no anomérico del segundo (por ejemplo, o ). El disacárido resultante conserva un carbono anomérico libre y, por tanto, conserva el poder reductor. Enlace dicarbonílico: se establece entre los carbonos anoméricos de ambos monosacáridos (por ejemplo, anomérico). El compuesto resultante carece de poder reductor. H OH OH NH 2 H O 2 1 4 1 6 1 2 Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 17 Esquema de la sacarosa con enlace dicarbonílico entre glucosa y fructosa.

Principales disacáridos Disacárido Monómeros constituyentes Tipo de enlace Poder reductor Origen y función Maltosa -D-glucopiranosa + D-glucopiranosa monocarbonílico Sí Hidrólisis del almidón y glucógeno (azúcar de malta). Isomaltosa -D-glucopiranosa + D-glucopiranosa monocarbonílico Sí Puntos de ramificación de almidón y glucógeno. Celobiosa -D-glucopiranosa + D-glucopiranosa monocarbonílico Sí Unidad repetitiva de la hidrólisis de la celulosa. Lactosa -D-galactopiranosa + D-glucopiranosa monocarbonílico Sí Azúcar característico de la leche de los mamíferos. Sacarosa -D-glucopiranosa + -D-fructofuranosa dicarbonílico No Azúcar de caña y remolacha; forma de transporte de glúcidos en plantas.

4. Polisacáridos Los polisacáridos son polímeros de alto peso molecular que carecen de sabor dulce, no cristalizan y resultan insolubles o forman dispersiones coloidales en agua. No poseen poder reductor perceptible debido a la bajísima proporción de extremos anoméricos libres en relación con su gigantesca masa molecular. Polisacáridos de reserva energética (enlaces ) Los enlaces de tipo inducen torsiones helicoidales en la cadena, lo que favorece el empaquetamiento compacto en gránulos osmóticamente inertes (evitando el colapso osmótico celular; véase «Tema 1: Agua, sales minerales y ósmosis»).

Almidón: principal homopolisacárido de reserva vegetal, abundante en plastos, semillas y tubérculos. Está constituido por dos fracciones: Amilosa (20-30 %): cadenas helicoidales lineales sin ramificar unidas por enlace . Amilopectina (70-80 %): cadenas lineales con enlace y ramificaciones mediante enlaces cada 24-30 monómeros. α α(1 4) α α(1 6) β β(1 4) β β(1 4) α β α(1 2)β α α α(1 4) α(1 4) α(1 6) Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 18 Glucógeno: homopolisacárido de reserva energética propio de animales y hongos, almacenado principalmente en hígado y músculo esquelético.

Posee una estructura similar a la amilopectina pero con una ramificación mucho más densa (cada 8-12 residuos de glucosa), lo que ofrece numerosos extremos no reductores para una rápida movilización enzimática de glucosa. Diagrama de digestión de las ramificaciones del almidón mediante amilasa. Polisacáridos estructurales (enlaces ) Los enlaces de tipo imponen una orientación lineal extendida en la que cada residuo rota 180° respecto al contiguo, permitiendo la formación de extensas redes de puentes de hidrógeno intra e intercatenarios de extraordinaria resistencia mecánica. Celulosa: polímero lineal no ramificado de -D-glucopiranosa unidas por enlace .

Constituye el armazón fibroso fundamental de la pared celular vegetal. Las cadenas se apilan en microfibrillas altamente cristalinas e insolubles. Quitina: polímero lineal no ramificado de N-acetilglucosamina unidas por enlace . Conforma el exoesqueleto rígido de los artrópodos y la pared celular de los hongos. ¿POR QUÉ LOS HUMANOS NO DIGIEREN LA CELULOSA? Los enzimas digestivos humanos (como la -amilasa salival y pancreática) poseen una estricta especificidad de sustrato que reconoce únicamente conformaciones de enlace .

Al carecer del enzima celulasa, el ser humano es incapaz de hidrolizar los enlaces de la celulosa, transitando esta por el tubo digestivo intacta en forma de fibra alimentaria vegetal. La aprovechan los herbívoros rumiantes y otros herbívoros no rumiantes (caballos, conejos), así como las termitas, gracias a microorganismos simbiontes productores de celulasa en su aparato digestivo. Heteropolisacáridos Están constituidos por dos o más clases distintas de monosacáridos o sus derivados: Hemicelulosas y pectinas: polímeros de xilosa, glucosa, arabinosa, manosa (hemicelulosas) o ácido galacturónico (pectinas) que forman la matriz amorfa de la pared celular vegetal.

Agar-agar: polímero de D y L-galactosa extraído de algas rojas utilizado como espesante y medio de cultivo. β β β β(1 4) β(1 4) α α(1 4) β(1 4) Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 19 Glucosaminoglucanos (mucopolisacáridos): cadenas de disacáridos repetitivos de ácido urónico y aminoazúcares presentes en la matriz extracelular animal, tales como el ácido hialurónico, el sulfato de condroitina y la heparina (anticoagulante fisiológico). Anómeros α y β y su repercusión en los polisacáridos El carbono anomérico: de dónde salen α y β En disolución, la D-glucosa (un monosacárido, véase «Tema 2: Glúcidos») está casi siempre en forma de anillo.

El anillo se forma cuando el grupo aldehído del C1 reacciona con el –OH del C5 dentro de la misma molécula. Se obtiene un hemiacetal intramolecular de seis vértices, la piranosa. Al cerrarse el anillo, el C1 deja de ser un carbonilo plano y pasa a tener cuatro sustituyentes distintos. Por eso se convierte en un nuevo centro quiral, el carbono anomérico. Su –OH (llamado –OH hemiacetálico) puede quedar en dos posiciones, y cada una da un isómero distinto. DEFINICIÓN Los anómeros son los dos isómeros de un monosacárido ciclado que solo difieren en la orientación del –OH del carbono anomérico. Se nombran α y β.

Cómo distinguirlos en la proyección de Haworth La proyección de Haworth dibuja el anillo como un hexágono plano visto de canto. Cada sustituyente queda por encima o por debajo del plano. En los azúcares de la serie D, el –CH2OH (C6) se dibuja hacia arriba, y esa es la referencia para clasificar el anómero: Anómero –OH del C1 Respecto al –CH2OH del C6 α-D-glucosa Hacia abajo Lado opuesto (trans) β-D-glucosa Hacia arriba Mismo lado (cis) PARA RECORDARLO β = «bien arriba», como el CH OH; α = abajo, al lado contrario. ERROR FRECUENTE No hay que confundir α/β con D/L. La serie D o L depende del carbono quiral más alejado del carbonilo (el C5 en la glucosa) y no cambia al ciclar.

La forma α o β depende solo del C1. Por eso existen α-D-glucosa y β-D-glucosa. Mutarrotación En agua, el anillo de la glucosa se abre y se vuelve a cerrar continuamente, pasando por la forma lineal. Cada vez que se cierra, el –OH del C1 puede quedar arriba o abajo. A esta interconversión espontánea de los anómeros en disolución se le llama mutarrotación. Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 20 El nombre viene de un hecho experimental: la actividad óptica de una disolución recién preparada de un anómero puro va cambiando hasta estabilizarse. Al final se alcanza un equilibrio con aproximadamente un tercio α y dos tercios β y una fracción mínima de forma abierta.

La mutarrotación solo es posible si el carbono anomérico está libre. Cuando ese carbono participa en un enlace O-glucosídico (véase «Tema 2: Glúcidos»), el anómero queda fijado. Repercusión en los polisacáridos Al formar un polímero, el enlace O-glucosídico «congela» la configuración del C1.

Por eso el anómero del monómero determina la geometría de la cadena y, con ella, la función: Polisacárido Monómero Enlaces Forma Función Almidón (amilosa) α-D- glucosa α(1 4) Hélice sin ramificar Reserva vegetal Almidón (amilopectina) α-D- glucosa α(1 4) + ramas α(1 6) Hélices ramificadas Reserva vegetal Glucógeno α-D- glucosa α(1 4) + ramas α(1 6), más frecuentes Muy ramificado, compacto Reserva animal Celulosa β-D- glucosa β(1 4) Cadenas rectas paralelas Estructural (pared vegetal) Por qué α(1 4) da hélices y β(1 4) cadenas rectas Enlace α(1 4): todos los monómeros se unen con la misma orientación. Esto provoca un pequeño giro en cada enlace, y la cadena se enrolla en una hélice.

La hélice es compacta, deja muchas glucosas accesibles a las enzimas y se hidroliza con facilidad. Es la estructura ideal para una reserva de energía movilizable. Enlace β(1 4): para unir el C1 (con su –OH hacia arriba) con el C4 del siguiente monómero, cada glucosa debe quedar girada 180° respecto a la anterior. Los giros se compensan y la cadena resulta lineal y extendida. Las cadenas se colocan en paralelo y se unen entre sí por numerosos enlaces de hidrógeno (véase «Tema 1: Agua, sales minerales y ósmosis»). Así forman microfibrillas rígidas, insolubles y muy resistentes, propias de una función estructural. Las enzimas también distinguen los anómeros.

Las amilasas humanas rompen enlaces α, pero no tenemos enzimas que hidrolicen el enlace β(1 4). Por eso no digerimos la celulosa. Los rumiantes sí la aprovechan gracias a los microorganismos simbióticos de su tubo digestivo, que producen celulasas.

Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 21 ESQUEMA Anómeros de la D-glucosa α-D-glucosa OH del C1 abajo, trans al CH OH Almidón α(1 4) y α(1 6); reserva vegetal Glucógeno α(1 4) y α(1 6); reserva animal β-D-glucosa OH del C1 arriba, cis al CH OH Celulosa β(1 4); cadenas rectas estructurales Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 22 PAU · 2024, ORDINARIA (OPCIÓN 1B) Los polisacáridos son los carbohidratos químicamente más complejos. En relación con ellos: a) [0,75 puntos] ¿En qué se diferencia un homopolisacárido y un heteropolisacárido? ¿Cómo se denomina la unidad monomérica de cada uno de ellos?

¿Y cómo se llama el enlace mediante el que se unen estas unidades monoméricas? b) [1,25 puntos] Indique un homopolisacárido estructural de origen vegetal, y otro de origen animal: Origen vegetal: ____ Origen animal: ____ Explique brevemente cuáles son las principales analogías y diferencias que se observan entre la estructura y la función de ambas macromoléculas. c) [0,5 puntos] Indicar dónde se localizan principalmente las moléculas del apartado b en los seres vivos.

Localización del polisacárido vegetal: ____ Localización del polisacárido animal: ____ Resolución a) Diferenciación y componentes: Diferencia: un homopolisacárido está formado por la polimerización de un único tipo de monosacárido repetitivo, mientras que un heteropolisacárido contiene dos o más tipos de monosacáridos o derivados distintos en su estructura. Unidad monomérica: monosacárido. Tipo de enlace: enlace O-glucosídico (o enlace glucosídico). b) Homopolisacáridos estructurales y comparación: Origen vegetal: celulosa. Origen animal: quitina.

Analogías estructurales y funcionales: ambas macromoléculas presentan enlaces glucosídicos de configuración que originan cadenas lineales extendidas sin ramificaciones. Dichas cadenas se agrupan en paralelo mediante abundantes puentes de hidrógeno formando microfibrillas compactas, insolubles en agua y de gran resistencia a la tracción mecánica, desempeñando en ambos casos una función de soporte estructural y protección celular o tisular.

Diferencias: residen en la naturaleza del monómero constituyente (la celulosa está formada por -D-glucosa, mientras que la quitina está constituida por N-acetilglucosamina, un derivado aminado) y en su distribución biológica (reino vegetal frente a animales artrópodos y hongos). c) Localización celular y anatómica: Polisacárido vegetal (celulosa): pared celular vegetal de las células de plantas y algas. Polisacárido animal (quitina): exoesqueleto (cutícula y caparazón) de artrópodos (insectos, crustáceos) y pared celular de hongos.

β(1 4) β Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 23 IDEAS CLAVE Los monosacáridos son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas que poseen poder reductor debido a la presencia de un grupo carbonilo libre no comprometido en enlace. El enlace O-glucosídico monocarbonílico conserva el carbono anomérico del segundo azúcar libre y, por tanto, retiene poder reductor; el enlace dicarbonílico compromete ambos carbonos anoméricos y carece de poder reductor (como en la sacarosa). Los polisacáridos de reserva (almidón y glucógeno) contienen enlaces de tipo que originan estructuras plegadas y helicoidales fácilmente hidrolizables para liberar energía.

Los polisacáridos estructurales (celulosa y quitina) se organizan mediante enlaces de tipo en cadenas lineales paralelas unidas por puentes de hidrógeno, confiriendo gran resistencia mecánica frente a la degradación digestiva animal. Al ciclarse la glucosa, el C1 se convierte en el carbono anomérico, un nuevo centro quiral. En Haworth, la α-D-glucosa tiene el –OH del C1 hacia abajo (trans al CH OH) y la β, hacia arriba (cis). COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 4. ¿Por qué la sacarosa da un resultado negativo frente a la prueba de Fehling mientras que la maltosa da positivo? 5. ¿Qué diferencia conformacional y funcional provocan los enlaces frente a los en los polisacáridos? 6.

¿Qué diferencia estructural hay entre la α-D-glucosa y la β-D-glucosa? 7. ¿Por qué una glucosa unida por su C1 en un polisacárido no sufre mutarrotación? 3 Tema 3: Lípidos Los lípidos constituyen un grupo químicamente heterogéneo de biomoléculas compuestas fundamentalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, aunque muchas variedades contienen fósforo y nitrógeno. Comparten dos propiedades físicas definitorias: son insolubles o escasamente solubles en disolventes polares como el agua, pero solubles en disolventes orgánicos no polares (éter, cloroformo, benceno).

Desde la perspectiva biológica, desempeñan cuatro cometidos principales: Reserva energética: rinden más del doble de energía por gramo que los glúcidos y se almacenan en forma anhidra (sin agua asociada), ocupando menos volumen y peso. Estructural: forman las bicapas lipídicas fundamentales de todas las membranas celulares. Aislamiento y protección: proporcionan aislamiento térmico y amortiguación mecánica frente a traumatismos en tejidos animales. α β(1 4) α β Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 24 Regulación y señalización: actúan como mensajeros químicos (hormonas esteroideas, prostaglandinas) y cofactores esenciales (vitaminas liposolubles).

ESQUEMA Clasificación general de los lípidos 1. Ácidos grasos Los ácidos grasos son ácidos monocarboxílicos de cadena hidrocarbonada lineal alifática, habitualmente con un número par de átomos de carbono (entre 12 y 24). Presentan una cabeza polar hidrófila constituida por el grupo carboxilo (-COOH) y una cola alipática apolar hidrófoba. CLASIFICACIÓN SEGÚN LA SATURACIÓN Ácidos grasos saturados: carecen por completo de dobles enlaces. Su cadena hidrocarbonada adopta una disposición lineal extendida, lo que facilita un empaquetamiento denso mediante fuerzas de Van der Waals. Tienen puntos de fusión elevados y suelen ser sólidos a temperatura ambiente (sebos y mantecas).

Ácidos grasos insaturados: poseen uno (monoinsaturados) o varios (poliinsaturados) dobles enlaces, habitualmente en configuración espacial cis. Esta disposición introduce codos o inflexiones rígidas en la cadena que impiden el empaquetamiento regular, debilitan las interacciones intermoleculares y provocan que su punto de fusión sea notablemente menor, presentándose como líquidos (aceites). 2. Lípidos saponificables Contienen ácidos grasos unidos mediante enlaces éster a un alcohol. Al someterse a hidrólisis alcalina con bases fuertes (NaOH o KOH), liberan el alcohol y las sales sódicas o potásicas de los ácidos grasos, proceso denominado saponificación.

Saponificables Contienen ácidos grasos unidos por enlace éster Simples Hololípidos: acilgliceroles y ceras Complejos Heterolípidos de membrana: fosfoglicéridos y esfingolípidos Insaponificables Carecen de ácidos grasos en su molécula Terpenos Polímeros de isopreno: vitaminas y pigmentos Esteroides Derivados del esterano: colesterol y hormonas Eicosanoides Derivados del ácido araquidónico: prostaglandinas Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 25 Esquema estructural de un triacilglicerol formado por glicerol y tres ácidos grasos.

Acilgliceroles (triacilgliceroles) Los triacilgliceroles o grasas neutras resultan de la esterificación de los tres grupos hidroxilo ( ) del glicerol (propanotriol) con tres moléculas de ácidos grasos, liberándose tres moléculas de agua. Al no poseer cargas libres ni grupos polares intactos, son enteramente insolubles en agua. Se acumulan en gotas lipídicas u oleosomas del citoplasma de las células vegetales (semillas y frutos oleaginosos) y en el tejido adiposo animal (adipocitos), donde cumplen funciones de almacén calórico a largo plazo, barrera térmica subcutánea y protección mecánica de vísceras. Su digestión enzimática corre a cargo de las lipasas pancreáticas.

Céridos (ceras) Se forman por la unión éster de un ácido graso de cadena larga con un monoalcohol alifático también de cadena larga. Su acentuada hidrofobicidad les confiere una función biológica eminentemente impermeabilizante y protectora: forman cutículas sobre hojas y frutos vegetales para evitar la desecación, recubren el plumaje de aves y la piel, y constituyen panales estructurales elaborados por abejas. Lípidos complejos de membrana: fosfoglicéridos y esfingolípidos Presentan un marcado carácter anfipático: disponen de una región hidrófila (cabeza polar cargada) y una o dos colas hidrófobas (cadenas hidrocarbonadas apolares).

En disolución acuosa se autoensamblan espontáneamente adoptando estructuras termodinámicamente estables: micelas esféricas, liposomas (vesículas con cavidad acuosa) o bicapas lipídicas continuas, base estructural de la membrana celular. OH Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 26 Estructura molecular de un fosfoglicérido con sus regiones polar y apolar. Disposiciones de lípidos anfipáticos en agua: micela, liposoma y bicapa lipídica. Tipo de lípido Alcohol base Componentes unidos Funciones y localización Fosfoglicéridos Glicerol 2 ácidos grasos + grupo fosfato + aminoalcohol polar (colina, etanolamina, serina) Componente mayoritario de las membranas celulares biológicas.

Esfingomielinas Esfingosina (aminoalcohol) 1 ácido graso (enlace amida = ceramida) + fosfato + colina o etanolamina Aislamiento eléctrico en las vainas de mielina del tejido nervioso. Glucolípidos (cerebrósidos y gangliósidos) Esfingosina Ceramida + glúcido polar (monosacárido u oligosacárido) sin fosfato Reconocimiento celular y recepción de señales en la cara externa de membranas neuronales. ERROR FRECUENTE Confundir los componentes de fosfoglicéridos y esfingolípidos: en los esfingolípidos el ácido graso no se une por un enlace éster sobre glicerol, sino mediante un enlace amida al grupo amino de la esfingosina, generando la unidad básica llamada ceramida.

Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 27 3. Lípidos insaponificables Carecen de ácidos grasos en su estructura molecular; por consiguiente, no pueden experimentar la reacción de saponificación. Terpenos o isoprenoides Son polímeros derivados de la condensación del isopreno (2-metilbuta-1,3-dieno). Incluyen pigmentos vegetales fotosintéticos como los carotenoides (precursores del retinol o vitamina A) y aceites esenciales vegetales aromáticos. Esteroides Derivan químicamente del hidrocarburo policíclico ciclopentanoperhidrofenantreno (esterano).

El compuesto de referencia es el colesterol, provisto de un único grupo polar que le otorga una débil polaridad: Fórmula química del colesterol con su esqueleto hidrocarbonado esteroide. Función en membranas: se intercala entre los fosfolípidos de las células animales y regula la fluidez de la membrana plasmática, amortiguando transiciones de fase por temperatura (en hongos este papel lo cumple el ergosterol y en plantas los fitosteroles como el estigmasterol).

Precursor biosintético: a partir de él se sintetizan los ácidos biliares (emulsionantes de grasas en el duodeno), la vitamina D (absorción de calcio y fósforo) y las hormonas esteroideas (cortisol, aldosterona, testosterona, estrógenos y progesterona). Transporte sanguíneo y salud: al ser insoluble, viaja asociado a lipoproteínas: las LDL (lipoproteínas de baja densidad) lo llevan del hígado a los tejidos (su exceso predispone a placas ateromatosas), mientras que las HDL (lipoproteínas de alta densidad) median el transporte reverso hacia el hígado para su excreción. Eicosanoides (prostaglandinas) Derivados del ácido araquidónico (ácido graso poliinsaturado de 20 carbonos).

Actúan como mediadores locales de la respuesta inflamatoria, inducción de dolor y fiebre, regulación de la presión arterial y contracción de la musculatura lisa uterina. OH Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 28 PAU · 2025, EXTRAORDINARIA PRIMERA PREGUNTA (2,5 puntos) BIOMOLÉCULAS. METABOLISMO. INMUNOLOGÍA. En una investigación publicada en 2021 por la revista Nature un equipo internacional de científicos ha encontrado que el ácido palmítico, un ácido graso saturado, hace que las células tumorales sean más agresivas y tengan más capacidad de provocar metástasis.

Este estudio reforzaría así estudios previos que indicaban que la ingesta de dietas con un alto contenido en grasas contribuye al desarrollo de enfermedades cardiovasculares y a un mayor riesgo de padecer diversos tipos de cáncer, como el de cólon. (Información obtenida del artículo: Pascual G et al. Dietary palmitic acid promotes a prometastatic memory via Schwann cells . Nature 2021 599, 485-490). Atendiendo a la información recogida en el texto, y a tus conocimientos sobre la materia, responde a las siguientes cuestiones: a) ¿Qué significa que el ácido palmítico sea un ácido graso saturado?

Teniendo en cuenta que posee 16 átomos de carbono, escribe su fórmula, indicando cuál es el principal grupo funcional [0,5 puntos]. b) El gráfico adjunto muestra la composición de los principales ácidos grasos presentes en el aceite de palma. Debido a sus características, la industria alimentaria utiliza dicho aceite para hacer coberturas de chocolate que no se fundan fácilmente. ¿Qué característica del ácido palmítico permite que al chocolate de las coberturas le cueste más fundirse? Razone la respuesta.

[0,5 puntos] Resolución a) b) Al ser un ácido graso saturado, su cadena hidrocarbonada presenta una conformación espacial rectilínea y flexible, carente de los pliegues o codos característicos que introducen los dobles enlaces en configuración cis. Esta linealidad permite que las moléculas se empaqueten de forma compacta y paralela, maximizando los contactos por fuerzas de Van der Waals e interacciones hidrofóbicas a lo largo de toda su extensión. Para vencer este entramado cohesivo intermolecular se requiere suministrar mayor energía térmica, lo que eleva notablemente su punto de fusión y evita que la cobertura de chocolate se licue a temperatura ambiente.

Significado de saturado: implica que la cadena carbonada carece por completo de dobles o triples enlaces covalentes entre sus carbonos ( ). Todos los enlaces carbono- carbono son simples ( ), por lo que la molécula contiene el máximo número posible de átomos de hidrógeno enlazados. 1 C = C C C Fórmula: para un ácido saturado lineal de 16 átomos de carbono, su fórmula semidesarrollada es (fórmula molecular ). 2 CH 3 (CH ) 2 14 COOH C H O 16 32 2 Grupo funcional principal: grupo carboxilo terminal (-COOH). 3 Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 29 IDEAS CLAVE Los lípidos son biomoléculas orgánicas hidrófobas solubles exclusivamente en disolventes no polares.

La presencia de dobles enlaces cis en los ácidos grasos insaturados genera codos estructurales que impiden el empaquetamiento compacto y disminuyen drásticamente su punto de fusión. Los triacilgliceroles son ésteres neutros de glicerol con tres ácidos grasos destinados a la reserva calórica eficiente y deshidratada. Los fosfoglicéridos y esfingolípidos poseen un marcado carácter anfipático, lo que les permite constituir las bicapas lipídicas fundamentales de las membranas. Los esteroides y terpenos carecen de ácidos grasos y son insaponificables; el colesterol destaca por modular la fluidez de membrana y actuar como precursor de hormonas y ácidos biliares. COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 8.

¿Por qué un aceite vegetal rico en ácido oleico es líquido a temperatura ambiente, mientras que el ácido esteárico es sólido? 9. ¿En qué se diferencia químicamente la saponificación de la esterificación de un triacilglicerol? 10. ¿Qué unidad estructural define comúnmente a los esfingolípidos? 4 Tema 4: Proteínas,enzimas y vitaminas 1. Los aminoácidos: estructura y propiedades Los aminoácidos son las unidades monoméricas que constituyen las proteínas. De los numerosos aminoácidos existentes en la naturaleza, solo 20 forman parte de las cadenas polipeptídicas sintetizadas biológicamente (proteinógenos).

Su conformación básica se organiza alrededor de un átomo central denominado carbono α ( o carbono 2), al cual se encuentran unidos de manera covalente cuatro sustituyentes: Un grupo amino básico ( ). Un grupo carboxilo ácido (-COOH). Un átomo de hidrógeno ( ). Una cadena lateral o radical distintivo ( ), responsable de las propiedades químicas específicas de cada aminoácido.

A excepción de la glicina (donde el radical es un simple hidrógeno), el carbono α es un carbono asimétrico o quiral, lo que confiere a estas moléculas actividad óptica y la existencia de dos enantiómeros o estereoisómeros espaciales: la forma D (con el grupo amino a la derecha en la C α NH 2 H R Apuntes de Biología: base molecular, metabolismo y genética 30 proyección de Fischer) y la forma L (con el grupo amino a la izquierda). En la biosíntesis de proteínas celulares participan con exclusividad los L-aminoácidos.

Comportamiento ácido-base: carácter anfótero y punto isoeléctrico En disolución acuosa a pH neutro, los aminoácidos se ionizan internamente formando iones dipolares o zwitteriones ( ). Esta peculiaridad les confiere un carácter anfótero, lo que significa que pueden actuar tanto como ácidos (donando protones) como bases (captando protones), amortiguando las oscilaciones del pH del medio: En medio ácido (pH bajo, exceso de ): el grupo carboxilato capta un protón ( ), quedando la molécula con carga neta positiva (forma catiónica). En medio básico (pH alcalino, abundancia de ): el grupo amino ionizado cede un protón ( ), adquiriendo la molécula carga neta negativa (forma aniónica).

PUNTO ISOELÉCTRICO (PI) El punto isoeléctrico es el valor de pH específico en el cual un aminoácido presenta una carga eléctrica neta neutra (cero), predominando de forma casi absoluta su estructura dipolar zwitteriónica. A dicho pH, la molécula es eléctricamente inmóvil en un campo de electroforesis. Clasificación de los aminoácidos según su radical Grupo de aminoácidos Propiedades del radical ( ) Ejemplos representativos Apolares o alifáticos Cadenas hidrocarbonadas hidrofóbicas; se agrupan en el interior proteico. Alanina, valina, leucina, isoleucina, prolina, metionina. Aromáticos Contienen anillos bencénicos; poco polares o apolares. Fenilalanina, tirosina, triptófano. Polares sin carga…