BIOLOGÍA (08)
CBC
Ciclo Básico Común
Tomados en el 2º cuatrimestre del año 2004.
Profesora: Susana Hernández
Cátedra: Nasazzi
Comisión: 10801
Lunes y jueves de 14 a 17 horas.
Sede Montes de Oca 1200
4º piso, aula 42
Ciudad Autónoma de Buenos Aires
República Argentina
Apuntes tomados como oyente.
ADVERTENCIA: Este material no ha sido producido por los docentes de la Cátedra. Este material ha sido producido por un oyente, por iniciativa propia y de modo independiente. Es una reconstrucción de los apuntes tomados como oyente. Cualquier error, ya sea conceptual, terminológico o de otra índole, no le compete a los docentes de la Cátedra.
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Clase 8
Lunes 13/09/2004
Podemos decir que si no hay enzima, la velocidad de la reacción será menor; pero no hay una velocidad máxima: al agregar sustrato la velocidad aumentará. Sin embargo, para igualar sin enzima la velocidad que se alcanza utilizando enzimas, hace falta agregar mucho sustrato.
Hay un problema en la guía de estudios que dice así: Se incuba una enzima con tres concentraciones distintas de sus sustratos específicos, observándose que la actividad de la enzima es igual en los tres casos. ¿Se puede concluir a partir de estos resultados que la actividad de la enzima no depende de la concentración del sustrato? Explique y justifique.
Bueno, si en los 3 tubos existe la misma velocidad, es porque en los 3 tubos la enzima está saturada por la cantidad de sustrato. Se cumple que la actividad de la enzima no depende de la cantidad de sustrato, solamente si la cantidad de sustrato satura a la enzima. Es decir, pasada cierta cantidad de sustrato, la velocidad a la que trabaja la enzima no cambia.
Hay otro ejercicio en la guía que es el siguiente:
Se realizó un ensayo utilizando tres recipientes. En el recipiente I y II se coloca la sustancia (A). En el recipiente III se coloca la sustancia (B). A los tres recipientes se les agrega la misma enzima. El recipiente II se incuba a 70ºC. Los recipientes I y III se incuban a 35ºC. Luego de un tiempo se observa lo siguiente:
En el recipiente I se observa la presencia de una nueva sustancia (D) y la enzima (X).
En el recipiente II se registra la presencia de la sustancia (A) y la enzima (X).
En el recipiente III se registra la presencia de la sustancia (B) y la enzima (X).
Explique qué pudo haber ocurrido en cada caso.
Bueno en este problema lo que tenemos es que en el tubo I que estaba a 35ºC la enzima (X) trabajó bien con el sustrato (A) y catalizó, resultando de ello un producto nuevo (D). En el tubo II que estaba a 70ºC la enzima (X) se desnaturalizó y por lo tanto, no trabajó bien con el sustrato (A) y no catalizó, por lo que el sustrato (A) no cambió, no apareció un nuevo producto. En el tubo III que trabajó a 35ºC la enzima (X) no trabajó con el sustrato (B), y no catalizó, por lo que no apareció un producto nuevo, seguramente porque el sustrato (B) no corresponde a la enzima (X).
Hay otro problema de la guía de estudios que nos pide señalar los errores de la siguiente frase y justificar la respuesta: "Las enzimas son glúcidos que inician reacciones que de otro modo no ocurrirían. Actúan disminuyendo la energía de activación de la reacción, donde se transforma un sustrato A en un producto B, modificándose por su acción la energía potencial de los productos y reactivos"
Bueno en este caso vemos que las enzimas no son glúcidos sino proteínas. Las reacciones que catalizan son solamente las termodinámicamente posibles, es decir, las que ocurrirían igual sin enzima; pero lo harían de modo más lento. Y finalmente, su acción no modifica la energía potencial.
Membranas biológicas
Toda membrana tienen la misma composición básica y estructura general. Las membranas se arman con fosfolípidos que forman bicapas.
Son lípidos anfipáticos, con parte polar y no polar, y casi todos son fosfolípidos. Algunos también tienen glicolípidos y algunos tienen también colesterol. La membrana es un mosaico fluido.
Se dice que la membrana es un mosaico fluido porque tiene componentes (mosaico) y porque los componentes tienen movimiento (fluido). Son agregados de moléculas con uniones débiles. Las proteínas pueden moverse transversalmente y también pueden rotar. El movimiento de fosfolípidos que no se da es el de inversión (flip-flop). El mosaico fluido es asimétrico, porque la monocapa externa es distinta de la monocapa interna. Los fosfolípidos externos e internos no son iguales. Lo mismo sucede con las proteínas. La composición de las membranas no es siempre igual en todos los casos. Unas tienen más proteína de un tipo, otras una proteína distinta, etcétera.
¿De qué depende la fluidez de las membranas?
Si los componentes de la membrana están muy unidos entonces la membrana es más rígida. Si los componentes están unidos más débilmente, entonces la membrana es más fluida. La consistencia de la membrana es gelatinosa. Para conocer la fluidez de la membrana hay que analizar las uniones entre las colas hidrofóbicas (los ácidos grasos) de los fosfolípidos. Son uniones de Van der Waals. Los ácidos grasos son cadenas hidrocarbonadas. Recordemos que los átomos de carbono forman hasta 4 enlaces. Si las colas de los fosfolípidos (es decir lo ácidos grasos) son largas entonces hay más uniones de Van der Waals. Si las colas son cortas entonces hay menos uniones de Van der Waals. Si hay más uniones (colas largas) entonces la membrana es más rígida. Si hay menos uniones (colas cortas) entonces es más fluida.
En los carbonos de doble enlace, en los ácidos grasos insaturados, no hay rotación de los carbonos.
Con uniones cis hay menos uniones de Van der Waals, y por lo tanto las uniones cis entorpecen el empaquetamiento de la membrana. Con uniones cis entonces la membrana es más fluida (porque hay menos uniones de Van der Waals). En general, uno de los ácidos grasos es saturado y el otro insaturado. Otro factor que regula la fluidez es el colesterol. Si la membrana está rígida, el colesterol la hace más fluida, y si la membrana está fluida, el colesterol la hace más rígida.
Función de la membrana
En la membrana la función de barrera la ejerce la parte no polar de la bicapa, es decir, los ácidos grasos. Por la barrera podrá pasar solamente lo no polar. A modo de ejemplo el oxígeno (O2), el dióxido de carbono (CO2), los ácidos grasos, los esteroides, todos ellos pasan libremente la barrera. El glicerol y la urea también pasan.
Lo polar no puede pasar la barrera. Lo polar pasa la membrana solamente, si en la bicapa hay alguna proteína transportadora de dicha molécula polar, que se lo permita. Para algunas sustancias la membrana es permeable, para otras sustancias la membrana es impermeable, y para otras sustancias, la membrana es semipermeable (selectiva).
Difusión
En la difusión las moléculas se mueven y se distribuyen uniformemente en toda una región.
El movimiento (difusión) de las partículas es desde la región donde hay más partículas hacia la región donde hay menos partículas. Este movimiento es a favor de gradiente. El gradiente es un cambio gradual en algo. Un gradiente de concentración es el cambio gradual de concentración. Si el movimiento es desde la región donde hay más partículas (mayor concentración) hacia la región en la que hay menos partículas (menor concentración), entonces el movimiento es en contra del gradiente. Si el movimiento es desde la región donde hay menos partículas (menor concentración) hacia la región en la que hay más partículas (mayor concentración), entonces el movimiento es a favor del gradiente.
Esto se llama disipar un gradiente, es espontáneo exergónico y aumenta la entropía. Para crear un gradiente, hace falta energía, porque crear un gradiente no es espontáneo, sino endergónico, y disminuye la entropía. Tener un gradiente formado es tener energía potencial almacenada en el gradiente. Se llama energía osmótica a esa energía potencial almacenada en el gradiente.
Mecanismos de transporte a través de la membrana
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Mecanismos de transporte |
Difusión simple |
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Difusión por proteína canal |
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Difusión facilitada por proteína transportadora (carrier) |
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Transporte activo |
Primario |
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Secundario |
Difusión simple: la molécula se mueve desde donde hay más concentración hacia donde hay menos concentración, atravesando la bicapa (no hace falta proteína). Es a favor de gradiente, es exergónico espontáneo. Son las moléculas no polares como oxígeno O2, dióxido de carbono CO2, etcétera.
Difusión por proteína canal: Es utilizado por moléculas polares pequeñas como los iones (sodio Na+, potasio K+, calcio Ca2-). Los iones tienen carga eléctrica, y se necesita en la membrana una proteína que le sirva de pasaje. La proteína es un canal, y tiene una puerta que se puede abrir o cerrar para permitir el paso.
Estos canales no son específicos, es decir que iones pequeños con la misma carga pueden entrar. Es a favor de gradiente y no hay gasto de energía.
Difusión facilitada por proteína transportadora (carrier): La proteína (carrier) se une específicamente con la sustancia que quiere transportar. La tiene que reconocer a la molécula y al unirse, la proteína (carrier) tiene un cambio conformacional y esto permite que la molécula pase al lado opuesto. Este sistema lo utilizan moléculas polares más grandes que los iones pero que tampoco son macromoléculas. A modo de ejemplo, lo utilizan la glucosa, los aminoácidos (monómeros). Tiene que haber afinidad y unión. La unión entre el carrier y la sustancia es débil porque una vez que lo transporta al otro lado, se deben soltar. Al igual que las enzimas, las proteínas transportadoras (carriers) tienen una velocidad máxima y se pueden saturar, si es que hay mucha sustancia que quiere pasar. Tiene sitio de unión y se puede regular. Son reutilizables, la proteína transportadora al final del proceso queda intacta. Son sensibles al pH y a la temperatura. No requiere gasto de energía y es a favor de gradiente.
Transporte activo: Este mecanismo se utiliza para mover las moléculas, en contra de gradiente. Desde donde hay menor concentración hacia donde hay mayor concentración. No es espontáneo y necesita energía. La energía necesaria se puede obtener del ATP.
Transporte activo primario: La energía se saca directamente de la hidrólisis del ATP. El ATP se convierte en ADP + Pi y la energía se usa para el transporte. Vamos a ver un ejemplo:
Bomba de sodio potasio (Na+ / K+): el sodio Na+ trata de entrar a la célula a favor de gradiente y el potasio K+ trata de salir de la célula a favor de gradiente. Hay que evitar esto. En el lado interno de la célula, la proteína se une al sodio Na+ y, la misma proteína, en el lado externo de la célula, se une al potasio K+. En la proteína hay una enzima que hidroliza ATP. A la bomba se la llama sodio potasio ATPasa. La proteína al unirse al sodio Na+ del lado interno y al potasio K+ del lado externo, cambia su forma, dejando al sodio Na+ en el lado externo, y dejando al potasio K+ en el lado interno. Es decir que saca al sodio Na+ y mete el potasio K+. Se satura la bomba si hay exceso, trabaja a velocidad máxima. Todas las células del cuerpo tienen esta bomba de sodio potasio, y mantienen un gradiente. Este sistema se denomina contratransporte porque una sustancia entra mientras la otra sustancia sale.
Transporte activo secundario: Es igual que el transporte activo primario; pero la energía no viene directamente del ATP. Vamos a ver el ejemplo del transporte de glucosa C6H12O6 al interior del intestino.
Primero la glucosa entra por difusión; pero luego hay mucha glucosa C6H12O6 dentro y poca glucosa C6H12O6 fuera, por lo tanto, la difusión ya no sirve como mecanismo de transporte (no hay gradiente a favor para entrar). Para transportar en contra del gradiente, hay una proteína que tiene un sitio de reconocimiento para la glucosa C6H12O6 y un sitio de reconocimiento para el sodio Na+. En el interior hay poco sodio Na+ y en el exterior hay mucho sodio Na+, por lo tanto el sodio Na+ puede entrar a favor de gradiente. Entonces, mediante la proteína, el sodio Na+ entra a favor de gradiente por difusión y la glucosa C6H12O6 entra contra gradiente acoplada al sodio Na+. El transporte activo es solamente para la glucosa C6H12O6. Si este sistema sigue funcionando, llega un momento en el que dentro habrá mucho sodio Na+ y fuera habrá poco sodio Na+, y el sodio ya no podrá entrar a favor del gradiente. Pero la célula tiene una bomba sodio potasio y esto permite que el sodio Na+ en el interior no se acumule.
Este sistema en última instancia depende del ATP; pero de modo indirecto. Este sistema se denomina cotransporte sodio glucosa porque ambas sustancias entran juntas hacia el mismo lado.
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