1. BioelementsDefinició: Són els elements químics que constitueixen la matèria viva. Els éssers vius han seleccionat els elements més idonis per a la seva estructura I funcionament. Uns 25 són els que es consideren indispensables per a la vida. S’hi troben en diferent proporció que a l’escorça terrestre.

Primaris (96% de la matèria viva): C, H, O, N, P i S - Formen enllaços covalents estables.- Són elements molt lleugers (+estabilitat).- Formen compostos amb polaritat (hidrosolubles, es poden incorporar i eliminar fàcilment).- El C forma enllaços amb l’O, H, N, S donant lloc a gran nombre de grups funcionals (associacions que determinen les característiques d’una biomolècula o una altra).- El C i el N tenen afinitat per l’O i l’H, important en les reaccions d’oxidació-reducció del metabolisme.

FuncionsOxigen: forma l’aigua. És el més abundant.Nitrogen: forma els grups amino i les bases nitrogenades dels àcids nucleics.Fòsfor: constitueix els grups fosfat, imprescindibles per a constituir l’ATP (molècula energètica), i per a formar els fosfolípids de les membranes cel·lulars.Sofre: trobat en moltes proteïnes.

Secundaris (més del 0,1%): Ca, Na, k, Cl, MgFuncionsSodi, potassi, clor: mantenen el grau de salinitat de les cèl·lules i intervenen en l’impuls nerviós.Calci: en forma de carbonat forma les closques dels mol·luscos i els esquelets i, com a ió, actua en moltes reaccions (contracció muscular, coagulació de la sang...)Magnesi: l’ió és un component de molts enzims i del pigment clorofil·la.

Oligoelements (menys del 0,1%): Fe, Mn, B, F, I, Br, Zn, Ti, V, Pb, Co, Cu, Li, Mo, Si, Cr, SeFuncionsFerro: forma part de la composició de l’hemoglobina i de la mioglobina, dos transportadors de molècules d’oxigen, i dels citocroms (enzims que intervenen en la respiració cel·lular).Silici: forma part de les closques de les diatomees (algues) i dóna rigidesa a les tiges de les gramínies i dels equisets.Iode: participa en la formació de l’hormona tiroxina, responsable de regular el ritme del metabolisme energètic.Fluor: constitueix l’esmalt de les dents i dels ossos. La manca de fluor afavoreix la caries.Cobalt: forma part de la composició de la vitamina B12.

2. Components moleculars de la cèl·lula: BIOMOLÈCULES o principis immediatsDefinició: Molècules que formen part de la matèria viva, formades per bioelements.Poden ser:- Inorgàniques: aigua, sals minerals- Orgàniques: glúcids, lípids, pròtids, àcids nucleics

3. Biomolècules inorgàniques 3.1. AiguaEstructuraCada H està unit a l’O amb un enllaç covalent, formant-se un angle de 105º.És una molècula dipolar però elèctricament neutre.Entre els dipols s’estableixen ponts d’hidrogen.Molècules soles = estat gasósMolècules amb ponts d’hidrogen = estat líquid o sòlidEls ponts d’hidrogen poden associar entre 3 i 9 molècules d’ H2O.

L’aigua líquida és un agregat en el que coexisteixen polímer d’aigua i molècules lliures. Per tant, és més densa.L’aigua sòlida te més volum però és menys densa.És la substància més abundant en la matèria viva. Com a terme mig, representa un 70% en els organismes, percentatge que varia segons l’activitat i tipus de teixit, i edat de l’individu.

PropietatsForça de cohesió elevada entre les molècules gràcies als enllaços d’hidrogen. Proporciona volum a les cèl·lules, turgència a les plantes i constitueix l’esquelet hidrostàtic dels anèl·lids, pòlips, meduses, etc.Força d’adhesió elevada. Gran capacitat d’adherir-se a les parets de conductes de diàmetre petit i pujar en contra de la gravetat (capil·laritat). Això fa que la saba bruta puga ascendir pels tubs capil·lars de les plantes.Tensió superficial elevada. Oposa resistència a trencar-se i possibilita que alguns organismes visquen.Calor específica elevada. L’aigua és un bon estabilitzador tèrmic de l’organisme enfront dels canvis bruscos de la temperatura de l’ambient.Calor de vaporització elevada. Per a passar de l’estat líquid a l’estat gasós cal trencar tots els enllaços d’hidrogen, i per a fer-ho cal molta energia. Això fa que l’aigua sigui una bona substància refrigerant de l’organisme.Densitat més alta en estat líquid que en estat sòlid. En estat sòlid tots els enllaços d’hidrogen de l’aigua formen un reticle que ocupa més volum que en estat líquid i, per tant, el gel és menys dens que l’aigua. Això explica que el gel suri sobre l’aigua.Constant dielèctrica elevada / capacitat de reduir atraccions interiòniques. Gran dissolvent dels compostos iònics (ex: sals minerals) i de compostos covalents polars (ex: glucosa).Les molècules d’aigua es disposen al voltant dels grups polars del solut. En el cas dels compostos iònics sòlids, aconsegueixen separar els anions dels cations (solvatació o hidratació iònica)Grau d’ionització baix. La concentració d’ions d’hidrogen i d’ions hidroxil és molt baixa, de tan sols 10-7 mols per litre. Si fos molt alt, no s’apreciarien les substàncies dissoltes. El pH és de 7. A causa dels baixos nivells d’aquests ions, si s’afegeix a l’aigua un àcid (que produeix H+) o una base (que produeix OH-), aquests nivells varien bruscament i varien les concentracions de pH.

FuncionsDissolvent.Bioquímica. Intervé en nombroses reaccions químiques, com en la hidròlisi (trencament d’enllaços amb la intervenció de l’aigua que es produeix durant la digestió dels aliments) o en la fotosíntesi (font d’hidrògens). Transportador. Mitjà de transport de moltes substàncies des de l’exterior fins a l’interior dels organismes, i en el mateix organisme.Estructural. Les cèl·lules que no tenen una paret de secreció rígida mantenen el volum i la forma gràcies a la pressió que exerceix l’aigua interna (ex: plasmòlisi)Amortidor mecànic. Els vertebrats tenen en les articulacions mòbils bosses de líquid sinovial que evita el fregament entre ossos.Termoregulador. Gràcies a la seva elevada calor específica i també a l’elevada calor de vaporització.

3.2. Sals mineralsEs poden trobar en els éssers vius: PrecipitadesDissoltes (anions i cations)Associades a altres substàncies orgàniques

FuncionsFormació d’estructures esquelètiques. (precipitades)Formació d’estructures moleculars. (associades)Contribuir a l’homeòstasi o manteniment de les condicions del medi intern, (dissoltes) controlant el pH i controlant la pressió osmòtica del medi.Intervenir en processos químics cel·lulars. (dissoltes)Modificar les propietats dissolvents de l’aigua. (dissoltes)Els cations tenen unes accions molt específiques com:Transport d’electrons, Transmissió de l’impuls nerviós, Contracció muscular, Coenzims

Funció: control del pH Sistemes tampó: sistemes amortidors de pH, formats per un àcid dèbil (àcid que no es dissocia totalment, per tant pot actuar captant hidrogenions o cedint-los) i la seva sal.- Extracel·lularment actua el tampó bicarbonat. Si el medi és bàsic, els hidrogenions són captats pel bicarbonat i la reacció es desplaça cap a la dreta.Si el medi és àcid, els hidrogenions són alliberats per l’àcid carbònic i la reacció es desplaça cap a l’esquerra.- Intracel·lularment actua el tampó fosfat.Si el medi és bàsic, els hidrogenions són alliberats i la reacció es desplaça cap a l’esquerra.Si el medi és àcid, els hidrogenions són captats i la reacció es desplaça cap a la dreta.

Funció: control de la pressió osmòtica Les sals minerals dissoltes regulen el contingut d’aigua dels organismes mitjançant l’osmosi Dissolució hipertònica: la més concentradaDissolució hipotònica: la menys concentradaDissolucions isotòniques: concentracions igualades

4. Dissolucions i dispersions col·loïdalsEls fluids presents en els éssers vius presenten:- Una fase dispersant o dissolvent- Una fase dispersa o solut (formada per partícules de diferents grandàries)Dissolucions vertaderes: partícules de solut de grandària inferior als 5nm (ions, molècules de baix pes molecular (aminoàcids, glucosa...)). No sedimenten.Dissolucions col·loïdals: partícules de solut de grandària entre 5 i 200nm (macromolècules de baix pes molecular). No sedimenten, però reflecteixen la llum (efecte TYNDALL). Aquestes dispersions presenten una certa turbidesa (no transparent).El medi intern és una dispersió col·loïdal. Aquestes es poden presentar:- En forma de SOL:Predomina el dissolvent.La fase dispersa és un sòlid.Presenta aspecte de líquid.ENDOPLASMA

- En forma de GEL:La fase dispersa és un líquid.La fase dispersant és un conjunt de fibres entre les quals està retingut aquest líquid.Té aspecte gelatinós.HECTOPLASMA

Passant d’una fase a l’altra, la cèl·lula es pot deformar (ex: pseudopodis, o per a fagocitar). Les partícules disperses a l’aigua poden donar lloc a tres fenòmens:- Diàlisi: Separació de les partícules disperses en funció de la massa molecular (passa aigua i molècules)- Difusió: Repartició homogènia de les partícules d’un fluid en un altre fluid quan es posen en contacte.- Osmosi

5. Biomolècules orgàniques5.1. GlúcidsBiomolècules formades per C, H, O en la proporció (CH2O)n

També anomenats hidrats de carboni o carbohidrats C(H2O)n , però no són C hidratats.La paraula glúcid ve del grec glycos, dolç, però no tots són dolços.Químicament són polialcohols amb un grup funcional aldehid o cetona.Són polihidroxialdehids o polihidroxicetones, resultants de substituir en un polialcohol, per deshidrogenació, un dels grups funcionals –OH (hidroxil) per un altre grup aldehídic o cetònic.

5.1.A. MonosacàridsGlúcids constituïts per una sola cadena que presenten entre 3 i 7 àtoms de carboni.Es classifiquen segons el nombre d’àtoms de carboni: trioses, tetroses, pentoses, hexoses, heptoses...Propietats físiquesSòlids, Dolços, Blancs solubles en aigua, Cristal·litzablesPropietats químiquesAmb poder reductor (determinat amb el reactiu de Fehling)Poden oxidar-se i aminar-se.Excepte la dihidroxiacetona, tots els monosacàrids tenen un o més carbonis asimètrics, és a dir, amb els quatre radicals diferents.

Els monosacàrids amb àtoms de carboni asimètrics presenten activitat òptica.ACTIVITAT ÒPTICA: fet pel qual es fa girar un cert angle al pla en que vibra la llum polaritzada quan travessa la dissolució. Si l’angle es desvia cap a la dreta, la molècula és dextrogira (+). Si l’angle es desvia cap a l’esquerra, la molècula és levogira (-).Les molècules iguals que només varien en aquesta propietat són isòmers òptics.

Isomeria espacial o estereoisomeriaEls estereoisòmers es diferencien en la col·locació dels grups lligats al carboni asimètric.Enantiòmers: molècules que són imatges especulars no superposables.Es designa amb la lletra D quan el grup hidroxil (-OH) del carboni asimètric més allunyat del grup carbonil (-CO) està a la dreta, i amb la L si està a l’esquerra.- Mirar només asimètrics- Només enantiòmers si tots els asimètrics fan mirallEpímers: els estereoisòmers es diferencien en la configuració d’un altre carboni asimètric diferent del que s’agafa per dir si és D o L, i no són imatges especulars.Anòmers: apareixen quan la molècula es cicla, la qual cosa es produeix quan els monosacàrids estan en dissolució. La molècula és quebrada (no tant rígida com la que representem de forma lineal) de manera que el carboni carbonili (-CO) queda pròxim al carboni 5 i s’incorpora aigua i es forma un enllaç hemicetal o hemiacetal mitjançant un pont d’hidrogen.

- Hemicetal: carbonílic que pertany al grup cetònic- Hemiacetal: carbonílic que pertany al grup aldehídicCreem un carboni asimètric mésα: grup hidroxil de l’anomèric a la dretaβ: grup hidroxil de l’anomèric a l’esquerraQuan s’intercanvien α i β rep el nom de mutarotació.

Anell hexagonal = PIRANOSAAnell pentagonal = FURANOSA

FuncionsGlucosa, fructosa, galactosa: substrats energètic i components d’altres glúcids.Ribosa, desoxiribosa (derivat): funció estructural (als àcids nucleics).Ribulosa: fixa el CO2 a la fotosíntesi.Gliceraldehid, dihidroxiacetona: intermediaris del metabolisme.Són precursors de glicolípids i glicoproteïnes.Derivats

DERIVAT GRUP EXEMPLESucre àcid -COOH Àcid glucorònic

Aminosucres -NH2 D-2-acetilglucosamina

Desoxisucres -H Desoxiribosa

Esters fosfòrics -CH2O-P Glucosa-6-fosfat

5.1.B. DisacàridsGlúcids constituïts per la unió de dos monosacàrids mitjançant un enllaç O-glicosídic, amb separació d’una molècula d’aigua.Propietats físiquesSòlids, Dolços, Cristal·litzables, Solubles en aiguaPropietats químiquesNo tots tenen poder reductorSi l’enllaç O-glicosídic es produeix entre dos carbonis anomèrics, és un enllaç dicarbonílic i es perd el poder reductor.Si l’enllaç O-glicosídic es produeix amb un carboni anomèric, és un enllaç monocarbonílic, i es conserva el poder reductor (maltosa, cel·lobiosa, lactosa)

MALTOSA2 α –D–glucosa, enllaç α (14), Trobada en el gra d’ordi, ReductoraCEL·LOBIOSAunió de 2 β–D–glucoses, enllaç β (14), No es troba lliure en la natura, ReductoraLACTOSAunió de β–D–galactosa + β–D–glucosa, enllaç β (14), En la llet dels mamífers, ReductoraSACAROSAunió de α–D–glucosa + β–D–fructosa, enllaç α (12), DicarbonílicNo té poder reductor (cap carboni anomèric lliure)És dextrogira però la seva hidròlisi dóna una mescla levogira

5.1.C. Oligosacàrids superiorsGlúcids constituïts per unions entre 3 i 10 monosacàrids, mitjançant enllaç O-glicosídic.Presenten una gran diversitat ja que pot variar el nombre de monosacàrids, el tipus, la forma d’unir-se, les ramificacions...La funció principal és la d’emmagatzemar informació, i així intervenen en el reconeixement cel·lular, actuen com a receptors, i formen glicolípids o glicoproteïnes a les membranes cel·lulars.

5.1.D. PolisacàridsGlúcids que resulten de la unió de n molècules de monosacàrids, amb alliberament de n-1 molècules d’aigua.Propietats No són cristal·litzables, No solubles en aigua, Formen dissolucions col·loïdals, No dolçosPropietats químiquesNo tenen poder reductor

Classificació estructuralHomopolisacàrids: un sol tipus de monosacàridMIDÓHomopolisacàrid de reserva energètica en vegetals.Trobat principalment formant part de tubercles, llavors...La planta obté energia sense necessitar llum.L’identifiquem amb lugol (conté iode)Constituït per dues fraccions diferents: Amilosa: cadena helicoïdal, unions de α-D-glucoses mitjançant enllaços α(14)Amilopectina: cadena formada per unions de α-D-glucoses mitjançant enllaços α(14) però amb ramificacions (cada 20 glucoses aprox.). Les ramificacions s’uneixen per enllaços α(16).L’enzim amilasa (present en la saliva, suc pancreàtic, suc intestinal) va tallant els enllaços α(14) i obtenint maltoses, que passen a ser glucoses, i un nucli anomenat:Dextrina límit: polisacàrid de cadena més curta que conté els enllaços α(16). Sobre aquesta actua l’enzim R-desramificant (dextrinasa, trobada també al tub digestiu) tallant els enllaços α(16) per obtenir altra vegada maltoses i glucoses.

GLICOGENHomopolisacàrid de reserva energètica en animals.Té una estructura similar a la amilopectina, però té les ramificacions més freqüents i per tant és una molècula més densa (cada 8 monosacàrids).El trobem al fetge, musculatura esquelètica i al cor.

CEL·LULOSAHomopolisacàrid amb funció estructural que trobem a la paret cel·lular vegetal.Constituït per unions de β-D-glucoses mitjançant enllaços β(14).Tenen major estabilitat química (per això f. estructural) gràcies als enllaços difícils de trencar.Facilita la digestió.No la podem digerir. Els organismes que sí que poden són: herbívors (en el tub digestiu tenen organismes simbiòtics, que contenen l’enzim cel·lulasa) i termites (també amb cel·lulasa).S’estabilitza formant ponts d’hidrogen entre cadenes antiparal·leles.Si es romp la cadena de cel·lulosa de dos en dos, de la digestió de la cel·lulosa obtindrem cel·lobiosa, i d’aquesta tallada, obtenim glucoses.

QUITINAHomopolisacàrid amb funció estructural que es troben formant part de l’exosquelet d’artròpodes i a la paret cel·lular dels fongs. Constituïda per unions d’un derivat de monosacàrid (N-acetil-D-glucosamina) mitjançant unions β(14).

Heteropolisacàrids: més d’un tipus de monosacàridPECTINA: trobada a la paret cel·lular dels vegetals, i és el causant del poder gelificant de les fruites, qualitat que permet formar les melmelades de fruites.HEMICEL·LULOSA: trobada a la paret cel·lulòsica dels vegetals.AGAR-AGAR: polisacàrid, també amb funció estructural, que es troba a algunes algues vermelles. En alimentació s’usa com a espessant.GOMES: Segregades per cèl·lules vegetals a l’exterior quan hi ha una ferida. En indústria s’usa per obtenir pintures i pasta d’enganxar.

5.1.E. HeteròsidsGlúcids que resulten de la unió de una part glucídica i una part no glucídica (aglucó)ProteoglicansLa part glucídica (polisacàrids) és la part principal. L’aglucó és un pèptid (cadena curta d’aminoàcids)Àcid hialurònic: trobat formant part de la matriu extracel·lular al teixit conjuntiu, cartilaginós i ossi. També en les articulacions, formant part del líquid sinovial, a l’humor vitri del cervell...Condroïtina: trobada a cartílags, ossos (funció estructural)Heparina: formant part de la substància intercel·lular i té una important funció anticoagulant (impedeix la transformació de protrombina en trombina).Peptidoglicans: trobats principalment a les parets bacterianes.

GlicoproteïnesTenen més abundància proteica (aglucó)En general les trobem formant part de les membranes plasmàtiques (funció de reconeixement cel·lular).Mucoproteïnes: en gasteròpodes terrestres, en l’esòfag, la vagina o el tracte respiratori. Funció: facilitar el pas de substàncies (lubricants) o bé per a retenir partícules estranyes com a mesura de protecció.Protrombines: intervenen en la coagulació de la sang (forma inactiva de la protrombina). Funció defensiva.Immunoglobulines: Funció defensiva.Hormones gonadotròfiques: Secretades per la hipòfisi. Funció reguladora.

GlicolípidsL’aglucó és un lípid, i és la part principal.Formen part de les membranes cel·lulars del teixit nerviós.Cerebròsids i Gangliòsids

5.1.F. FuncionsEnergètica: La glucosa és el glúcid més destacable pel que fa a la funció de reserva energètica. És el monosacàrid més abundant en el medi intern i a mes pot travessar la membrana plasmàtica sense necessitat de ser transformada en molècules més menudes.El midó dels vegetals i el glicogen dels animals són formes d’emmagatzemar centenars de glucoses, sense que això impliqui un increment en la concentració del medi intern cel·lular que provocaria l’entrada d’aigua per osmosi.

Estructural:L’enllaç β-glicosídic dels glúcids possibilita estructures moleculars molt estables. La major part dels organismes no tenen enzims capaços de trencar-lo.Altres: cel·lulosa dels vegetals, quitina en artròpodes, peptidoglicans en bacteris, condroïtina en ossos, polímers de ribosa i desoxiribosa en els àcids nucleics.

Especificitat en la membrana plasmàticaLes glicoproteïnes i els glicolípids contribueixen a la selecció de determinades substàncies que poden entrar a la cèl·lula.

Altres funcions específiques:Funció d’antibiòtic: estreptomicinaFunció de vitamina: vitamina CFunció d’anticoagulant: heparinaFunció hormonal: hormona hipofisiàriaFunció immunològica: immunoglobulines formen anticossosFunció enzimàtica: ribonucleases que es formen amb proteïnes

5.2. LípidsGrup molt heterogeni.Formats per C, H, O en menor quantitat, i alguns amb P, N, S.Grup funcional: grup àcid (-COOH)Propietats físiquesInsolubles en aigua, Solubles en dissolvents orgànics, Untuosos al tacte

5.2.A. Àcids grassosNormalment els trobem formant part dels lípids saponificables.Formats per una cadena hidrocarbonada alifàtica en forma de ziga-zaga (cada vèrtex correspon a un carboni).Aquesta cadena hidrocarbonada és la part hidròfoba o liòfila de l’àcid gras.A l’extrem de la cadena hi ha un grup àcid o carboxílic, que és la part hidròfila o lipòfoba.Diem que un àcid gras és essencial quan un organisme no pot sintetitzar-lo, i per tant l’ha d’adquirir amb la dieta. a. SaturatsSón els que només tenen enllaços simples en la seva cadena hidrocarbonada.Ex: àcid palmític (16 carbonis; CH3(CH2)14-COOH); àcid esteàric (18 carbonis; CH3(CH2)16-COOH)El fet de tenir només enllaços simples fa que la cadena sigui rectilínia.b. InsaturatsTenen un o més enllaços dobles en la cadena hidrocarbonada.Si només tenen 1 enllaç doble, són monoinsaturats. Ex: àcid oleic (18C; CH3(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH)Si tenen més d’un doble enllaç són poliinsaturats. Ex: àcid linoleic (18C i dos dobles enllaços)Allà on hi ha un doble enllaç hi ha un “colze” (es doblega)

Propietats físiquesSón molècules amfipàtiques (tenen part hidròfoba i part hidròfila)Solubilitat. Quan més llarga sigui la cadena hidrocarbonada, més insoluble en aigua i més soluble en dissolvents orgànics.En un medi aquós, els àcids grassos s’orienten amb l’extrem hidròfil cap a l’exterior i la cadena hidrocarbonada cap a l’interior, formant micel·les monocapa o bicapa(que contenen aigua, ex: membrana plasmàtica)Punt de fusió. Depèn del grau d'insaturació de la cadena i de la llargària d’aquesta. Quan més llarga, més elevat serà el punt de fusió. Quants més dobles enllaços tingui, més baix serà el punt de fusió.Si les cadenes són molt llargues o són cadenes saturades, formen més enllaços amb altres cadenes pròximes (ponts d’hidrogen o enllaços de Van der Waals). Per tant, per arribar al punt de fusió, hi ha que aplicar més calor per a rompre tots aquests enllaços.Si les cadenes hidrocarbonades són més curtes o hi ha dobles enllaços (insaturades), es formen colzes, no s’estableixen tants d’enllaços amb cadenes pròximes i el punt de fusió és més baix.

PROPIETATS QUÍMIQUESEsterificació: reacció que es produeix entre un àcid gras i un alcohol mitjançant un enllaç éster.Saponificació: reacció d’un àcid gras amb una base forta (hidròxid de sodi, hidròxid de potassi...). Es forma la sal de l’àcid gras, que s’anomena sabó.Autooxidació: reacció entre un àcid gras i oxigen. En àcids grassos saturats, es coneix també amb el nom de “enranciment”.

SAPONIFICABLES SIMPLES5.2.B. Acilglicèrids o greixosSón ésters d’àcid gras amb el trialcohol glicerina.Poden ser monoacilglicèrid, diacilglicèrid, triacilglicèrid.Funció de reserva energètica.TIPUSOlisAmb àcids grassos insaturats.A temperatura ambient són líquids.Ex: olis vegetals i olis de peixos.SèusAmb àcids grassos saturats.A temperatura ambient són sòlids.Ex: greix de bou, cavall o cabra.ManteguesAmb àcids grassos de cadena curta.A temperatura ambient són semisòlids.Ex: greix de porc, mantega de cacau.

5.2.C. CeresSón ésters de monoalcohol de cadena llarga amb àcids grassos de cadena llarga.Més hidròfobes que els acilglicèrids.Insolubles en aigua.Impermeabilitzants.Trobades en fulles, fruits, bresques d’abelles, plomes d’aus aquàtiques, conducte auditiu.

SAPONIFICABLES COMPLEXOS5.2.D. FosfoglicèridsLípids de membrana (formen part de les membranes cel·lulars)Són amfipàtiquesLecitines: teixit nerviós, rovell d’ouCefalines: cervellCardiolipines: membranes bacterianes i membranes de mitocondris

5.2.E. FosfoesfingolípidsLípids de membrana abundants a les membranes cel·lulars del teixit nerviós.Esfingomielina: molècula més abundant en aquest grup.La trobem formant part de les beines de mielina que segreguen les cèl·lules de Schwann en els axons de les neurones.

5.2.F. GlucoesfingolípidsCerebròsids: En membranes de cèl·lules cerebrals, a beines de mielina. La part glucídica és un monosacàrid o un oligosacàrid senzill.Gangliòsids: En membranes de cèl·lules nerviosesLa part glucídica és un oligosacàrid més complex.

5.2.G. InsaponificablesNo tenen àcids grassos en la seva molècula.No podem formar sabons a partir d’aquest tipus de lípids.Menys abundants que els anteriors però els trobem participant en moltes activitats biològiques.

TERPENS O ISOPRENOIDESMolècules formada per diverses unitats d’isoprè. Poden formar cadenes lineals o cícliques.Monoterpens: contenen 2 molècules d’isoprè.Mentol, eucaliptol, limonè, geraniol.Diterpens: contenen 4 molècules d’isoprè.Fitol (component clorofil·la), vitamines E, A, K (liposolubles).Triterpens: contenen 6 molècules d’isoprè.Esqualè (intervé en la síntesi del colesterol al fetge)Tetraterpens: contenen 8 molècules d’isoprè.Carotenoides (dividits en carotens (roig) i xantofil·les (groc); complementen l’acció de la clorofil·la en la fotosíntesi)Politerpens: contenen +8 molècules d’isoprè.Cautxú

ESTEROIDESMolècules derivades de l'esterà.EsterolsPosseeixen un grup hidroxil en el carboni 3 i una cadena alifàtica en el carboni 17.ColesterolForma part de les membranes cel·lulars dels animals, a les quals confereix estabilitat.Fixa molècules a les membranes cel·lulars en lipoproteïnes del plasma sanguini.Àcids biliarsComponents de la bilis: s’encarreguen de l’emulsió dels greixos a l’intestí, fet que afavoreix l’acció de les lipases.Grup de les vitamines DRegulen el metabolisme del calci i del fòsfor.La seua manca origina raquitisme en infants i osteomalàcia en adults.EstradiolHormona encarregada de regular l’aparició dels caràcters sexuals secundaris femenins.

Hormones esteroidesContenen un àtom d’oxigen unit al carboni 3 mitjançant un enllaç doble.Hormones suprarenalsCortisol: actua afavorint la síntesi de glucosa i de glicogen.Aldosterona: regula el funcionament del ronyó.Hormones sexualsProgesterona: prepara els òrgans sexuals femenins per a la gestació.Testosterona: responsable dels caràcters sexuals masculins.

PROSTAGLANDINESSón substàncies derivades de l’àcid prostanoic, que es forma a partir d’àcids grassos insaturats.Se sintetitzen contínuament en quantitats molt baixes.Sempre actuen localment.

Funcions:Percepció del dolor. Estimulen els receptors del dolor i la iniciació de la vasodilatació.Funcionament dels aparells. Disminueixen la pressió sanguínia, duen a terme la modulació de certes activitats hormonals, redueixen la secreció de sucs gàstrics, estimulen la musculatura llisa de l’úter...Coagulació de la sang. Uns derivats provoquen l’agregació de les plaquetes. L’àcid acetilsalicílic disminueix aquest perill, ja que bloqueja un enzim de la síntesi de les prostaglandines.

5.2.H. Funcions dels lípidsReserva energètica: reserva més important de l’organisme. Bàsicament acilglicèrids i greixos.Estructural: en la cèl·lula formen les bicapes lipídiques de la membrana plasmàtica i de les membranes dels orgànuls cel·lulars.Fosfoglicèrids, fosfoesfingolípids, glicoesfingolípids, colesterol.Protectora: Greixos que envolten els ronyons: recobreixen estructures i protegeixen mecànicament de cops.Ceres de cabells i fruits: protegir la superfície de l’organisme (impermeabilitzant).Acilglicèrids: protecció tèrmica.Teixits adiposos (planta del peu o palmell de la mà): protecció mecànica.Biocatalitzadora: els lípids per si mateixos no són biocatalitzadors, però alguns intervenen en la seua síntesi o hi actuen conjuntament.Vitamines lipídiques, hormones lipídiques, prostaglandines.Transportadora: transport de lípids des de l’intestí fins al lloc on s’utilitzen o fins al teixit adipós, on s’emmagatzemen, es fa per la via de l’emulsió, gràcies als àcids biliars i als proteolípids.

GLÚCIDSOses o monosacàrids Òsids

HolòsidsOligosacàrids

Disacàrids

Oligosacàrids

superiors

Polisacàrids

Heteròsids

Proteoglicans

Glicoproteïnes

Glicolípids

LÍPIDS

Àcids grassosLípids

saponificablesSimplesAcilglicèrids

Ceres

ComplexosFosfoglicèridsFosfoesfingolípidsGlicoesfingolípid

s

Lípids insaponificabl

esTerpens

Esteroides

Prostaglandines

5.3. PROTEÏNES- Macromolècules formades per C,H,O,N.- Formen dissolucions col·loïdals, poden precipitar formant coàguls i algunes cristal·litzen.- Propietat important: ESPECIFICITAT.

5.3.A. Aminoàcids: els grups funcionals són un grup amino i un grup carboxil units a un carboni i un hidrogen i una cadena lateral.PROPIETATSSolubles en aigua, incolors i cristal·litzables.En dissolució aquosa es troben en estat dipolar. El pH en el qual adopten una forma dipolar neutre es diu punt isoelèctric. Els aminoàcids són substàncies amfòteres, ja que en dissolució aquosa poden actuar com àcids o bases, segons el pH del medi.Totes els aminoàcids, excepte la glicina, presenten activitat òptica.CLASSIFICACIÓALIFÀTICSTenen com a cadena lateral una cadena alifàtica oberta on també hi pot haver altres grups –COOH o amino –NH2 Poden ser:

- Neutres. Mateix nombre de –NH2 que de -COOH- Àcids. Més grups carboxil –COOH- Bàsics. Més grups amino –NH2

AROMÀTICS- Tenen com a radical una cadena tancada- Tirosina, fenilalaninaHETEROCÍCLICS-Radical amb cadena tancada però poden aparèixer àtoms diferents del carboni o l'hidrogen

5.3.B. Pèptids. L’enllaç peptídic- S’uneixen el –COOH amb el –NH2 de l’altre.- MESOMERIA: els àtoms que participen en l’enllaç estant en un mateix pla.

5.3.C. Estructures de les proteïnesCada estructura és la disposició en l’espai de l’anterior.PRIMÀRIA- Seqüència d’aminoàcids de la proteïna.- Determinarà el nivell estructurals següents.- S’expressa enumerant els aminoàcids des de l’extrem N-inicial fins a l’extrem C-terminal.- Determina l’especificitat d’una proteïna i està regida pel codi genètic.

SECUNDÀRIA- La disposició de la cadena d’aminoàcids (estructura primària) en l’espai.- Apareix degut als girs i plegaments gràcies a la capacitat de rotació del carboni alfa (o dels enllaços no peptídics).- Dóna estabilitat a la proteïna.- Són totes helicoïdals.TIPUS: depèn dels aminoàcids que la constitueixen per volta d’hèlix.- Hèlix α- Hèlix de col·lagen- Conformació β

TERCIARIADisposició que adopta en l’espai l’estructura secundària.Tipus:Conformació filamentosa. Proteïnes lleugerament més replegades que l’estructura secundària.Insolubles en aigua.Ex: queratines, col·lagen, elastina.Conformació globular.Proteïnes en que l’estructura secundària s’ha replegat molt i arriben a presentar una forma esfèrica o globular.Quan s’arriba a la globular, la proteïna té activitat biològica.Es mantenen estables gràcies als enllaços entre els radicals (R) dels aminoàcids (hidròfobs que fugen del medi aquós i es repleguen cap endins de la cadena.Són solubles, i això permet fer funcions com la de transport, enzimàtica, hormonal...Els trams rectes presenten estructures secundàries del tipus hèlix α i de conformació β, mentre que les zones de “girs” (colzes) no tenen estructura secundària (+imprecisa).En alguns casos hi ha combinacions d’hèlix α i de conformació β que es troben repartides en una mateixa proteïna. Aquestes combinacions reben el nom de dominis estructurals i solen ser estables, compactes i d’aspecte globular.Són el centre actiu dels enzims. Tenen importància en la funció de la proteïna.

QUATERNÀRIALa que presenten les proteïnes constituïdes per dues o més cadenes polipeptídiques (protòmers).Estableixen enllaços (covalent, hidrogen, etc.) que els mantenen units i donen estabilitat.Segons el nombre de protòmer associats: dímers (insulina), trímers (col·lagen), tetràmers (hemoglobina), pentàmers (ARN-polimerasa), etc.

5.3.D. Propietats SolubilitatDesnaturalització: variació de la conformació de la proteïna.Especificitat: les proteïnes son exclusives de cada espècie.Capacitat amortidora: tenen un comportament amfòter (es poden comportar com un àcid o base).

5.3.F. FuncionsEstructural: formen part de la membrana plasmàtica, constitueixen cilis i flagels i serveixen de suport al ADN. Les queratines formen estructures dèrmiques.L’elastina forma part dels teixits reticulars.El col·lagen forma part dels teixits cartilaginós, conjuntiu i ossi.Reserva: ovoalbúmina de la clara d’ou, caseïna de la llet, zeïna de la dacsa, gluten de la llavor del blat. Energètica en casos extrems.Transport: transporten substàncies a nivell pluricel·lular, com ara els pigments respiratoris o les lipoproteïnes.Enzimàtica: tenen acció biocatalitzadora, és a dir, regulen les reaccions bioquímiques. Contràctil: possibilita la mobilitat.Hormonal: les hormones són proteïnes transportades pel medi intern de l’organisme que arriben a determinades cèl·lules que estimulen per iniciar certes reaccions. Defensa: Immunoglobulines que formen anticossos. Antibiòtics.Homeostàtica: consisteix a mantenir constant els valors de determinades variables del medi intern.

5.4. Àcids nucleicsPolímers formats per la unió de nucleòtidsÀcid fosfòric: en nucleòtids en forma d'ió fosfatPentosa: pot ser de dos tipus: ribosa(ARN) o desoxiribosa(ADN)Base nitrogenada: púriques: deriva de la molècula purina (A, G); pirimidíniques (T, C, U)NUCLEÒSIDS: formats per la unió d'una pentosa i una base nitrogenada mitjançant enllaç N-glicosídic entre el carboni 1' de la pentosa i el N-1 de la base (pirimidínica) o N-9 (púrica)NUCLEÒTIDS: formats per la unió d'un nucleòsid i un àcid fosfòric per un enllaç entre el grup hidroxil del carboni 5'. Aquest enllaç rep el nom de FOSFODIÈSTER.

5.4.A. EstructuraUnits per enllaços fosfodièster.Formada per dues cadenes.Associació de la doble hèlix amb proteïnes (estructura superhèlix). L'estructura s'aconsegueix gràcies a la cromatina (nucleoproteïna), constituïda per ADN associat a proteïnes. En eucariotes: histones¸estructura de collar de perles; protamines: estructura cristal·lina.

5.4.B. ADN: en trobem al nucli, mitocondris i cloroplasts de cèl·lules eucariotes. En el nucli està associat a proteïnes i l'ADN és de tipus bicatenari lineal, en mitocondris i cloroplasts és un ADN més semblant a l'ADN de les procariotes. Funció: molècula portadora de la informació genètica que depèn de la seqüència de bases de l'ADN.TIPUS D'ADNSegons el nº de cadenes:Monocatenari: poc freqüent. S'ha trobat en els parvovirus en forma lineal i en el virus ф-x-174 en forma circular.Bicatenari: en la majoria d'organismes. Pot presentar superenrotllaments o estar concatenat.Segons la forma:Lineal: en cèl·lules eucariotes i virus (herpes).Circular: en bacteris, mitocondris, cloroplasts i en alguns virus (polioma).Segons el tipus de molècula:ADN associat a histones: en el nucli de cèl·lules eucariotes menys en espermatozoides.ADN associat a protamines: en el nucli d'espermatozoides.ADN procariota: associat a molècules semblants a les histones, a ARN i proteïnes no històniques.

5.4.C. L'ARN: macromolècula orgànica constituïda per unió de nucleòtids. Cada nucleòtid està constituït per àcid fosfòric, una pentosa i una base nitrogenada.TIPUS D'ARNARNm: monocatenari lineal. Copia informació de l'ADN i la porta als ribosomes.ARNm eucariòtic: Monocistrònic, porta informació per la sintetització d'una proteïna.ARNm procariòtic: Policistrònic. Pot contenir informació per una o més cadenes polipeptídiques.ARNt: presenta zones en doble hèlix que formen ansesBraç acceptorBraç D i la seva ansa: dihidrouridinaBraç T i la seva ansa: ribotimidinaBraç anticodó i la seva ansa: triplet de nucleòtids, on l'anticodó es complementari d'un triplet de l'ARNm: codó.ARNpn: elimina introns en el procés de maduració de l'ARNm.ARNr: unit a proteïnes ribosòmiques. Presenta segments monocatenaris i en doble hèlix. La massa s'expressa amb el coeficient de sedimentació de Svedberg: unitats Svedberg(S). Cèl·lules procariotes (ribosomes 70s); cèl·lules eucariotes (ribosomes 80s).ARNn: component principal del nuclèol. Quan es fragmenta origina els diferents ARNr.ARNi: reconeix ARNm concrets i impedeix que originin proteïnes. Mecanisme d'autocontrol per al tractament d'infeccions víriques, càncer i de malalties hereditàries.

5.5. EnzimsBiocatalitzadors, faciliten i acceleren les reaccions, disminuint necessitats d'energia d'activació.Proteïnes globulars capaces de catalitzar les reaccions metabòliques.Són proteïnes simples, conjugades o heteroproteïnes (HOLOENZIMS):

5.5.A.1. Apoenzim: part proteica constituïda per aminoàcids. Tipus:Aminoàcids no essencials: no determinen l'estructura i no intervenen en el procés catalític.Aminoàcids estructurals: mantenen l'estructura terciària i si s'alteren poden canviar la posició del centre actiu de la molècula.Aminoàcids de fixació: encarregats d'establir enllaços dèbils amb el substrat. Constitueixen el centre actiu de l'enzim.Aminoàcids catalitzadors: s'uneixen al substrat per enllaços covalents de manera que el substrat es debilita, es romp i es transforma en producte. Constitueixen el centre actiu de l'enzim.CENTRE ACTIU: part de l'apoenzim amb una estructura tridimensional la conformació de la qual depèn de la estructura terciària de la proteïna.

5.5.B.2. Cofactor- Inorgànic: l'ió metàl·lic al qual s'uneix té activitat catalítica reforçada amb l'apoenzim.- Orgànic: el cofactor no és de naturalesa proteica, però si orgànica i de baix pes molecular. (Coenzim)- ACTUACIÓ DEL COENZIMS'alteren durant la reacció enzimàtica i quan s'acaba es regeneren i tornen a ser funcionals. Unió coenzim-apoenzim, es temporal i similar a la de enzim-substrat.Molts tenen vitaminesPoden unir-se a altres apoenzims diferents.

5.5.B. La reacció enzimàticaMecanisme de l'acció enzimàtica:- Les reaccions solen ser en cadena, el producte és el substrat de la següent.- Els enzims formen complexos enzimàtics amb els enzims físicament associats i això permet que la transferència de substrats sigui més efectiva.Cinètica enzimàtica:- Per concentracions baixes de substrat: l'augment de la velocitat es proporcional a l'augment de la concentració de substrat, fins que arriba a un punt on la concentració de substrat és constant.- Enzim saturat per substrat: temps en que la velocitat de reacció és constant (estat estacionari).

5.5.C. Factors que alteren l'activitat enzimàticaPH: els enzims tenen dos valors entre els quals són efectius. Si els sobrepassen es desnaturalitzen i deixen d'actuar. Temperatura: una reacció enzimàtica s'accelera amb l'augment de la temperatura fins un punt on disminueix perquè sinó es desnaturalitzaria.Inhibidors: substàncies que disminueixen o impedeixen la reacció enzimàtica. Inhibició reversible/reversible.Irreversible: s'uneix covalentment a l'enzim de manera permanent.Reversible: no s'inutilitza el centre actiu, la unió NO és covalent, s'impedeix temporalment el funcionament.Competitius: anàlegs estructurals del substrat que poden unir-se al mateix centre actiu.No competitius: poden unir-se a l'enzim o al complex enzim-substrat impedint la formació dels productes.

5.5.D. Regulació de l'activitat enzimàtica

Enzims al·lostèrics: es dóna un canvi en la conformació del protòmer. L'activador és el mateix substrat, que en unir-se al centre afavoreix la unió d'altres: cooperativisme. Si el producte inhibeix un dels enzims, rep el nom de retroalimentació.COMPLEXOS ENZIMÀTICS: enzims físicament associats. Reaccions en cadena on el producte d'una és el substrat de la següent.PROENZIMS: es sintetitzen de forma inactiva i es transformen en actius per l'acció d'altres enzims o d'ions.ISOENZIMS: estructura diferent a la d'un enzim, catalitzen la mateix reacció i pot actuar a llocs diferents amb propietats diferents.

5.5.E. Classificació dels enzimsOxidoreductases: enzims que catalitzen reaccions d'oxidoreducció.Transferases: transfereixen radicals d'un substrat a un altre.Hidrolases: reacció d'hidròlisi. Es trenquen enllaços amb l'addició d'una molècula d'aigua que aporta un -OH i un -H.Liases: separen grups sense intervenció d'aigua, originen enllaços dobles o afegeixen CO2.Isomerases: catalitzen reaccions de canvi de posició d'algun grup d'una part a una altra de la mateixa molècula.Ligases: es formen enllaços nous per intervenció de l'ATP.

TEMA 2: FISIOLOGIA CEL·LULAR. CICLE I DIVISIONS CEL·LULARS1.El cicle cel·lularTot el que passa en la vida d'una cèl·lula des de que es forma fins que es divideix. (en cèl·lules eucariotes)

1.1.InterfaseFase més llarga, la cèl·lula s'acaba de dividir i es recupera de la anterior, es dupliquen orgànuls i es duplica el material genètic, que significa que s'està preparant per una pròxima divisió. Fase de no divisió, de creixement cel·lular comprès entre divisió i divisió. A la vegada la podem dividir en tres subfases: Fase G1: va des del final d'una mitosi fins a la síntesi d'ADN. La cèl·lula es recupera de la divisió anterior, creix, es dupliquen els orgànuls, i per tant, es duplicaran els centríols, es sintetitzen ARN(transcripció) i proteïnes (enzims que han d'intervenir en la duplicació de l'ADN; histones, que s'han de sintetitzar per formar nucleosomes, etc). Té una duració variable, en un cicle de 24h sl fase G1 duraria unes 11h o també podria durar dies, mesos o anys.Si la cèl·lula no es divideix, i entra en un procés de diferenciació cel·lular(neurones, cèl·lules musculars estriades), entra en una fase G0, fase de repòs en el qual, les cèl·lules es diuen quiescents.Fase S: es sintetitza ADN. A partir d'aquí, els cromosomes estaran formats per dues cromàtides però encara només s'observa la cromatina, també es sintetitzen histones i la durada dins d'un cicle de 24h seria de 8h. Fase G2: va des del final de la duplicació de l'ADN fins al començament de la divisió cel·lular. En aquesta fase es sintetitza ARN, síntesi de proteïnes. Al final d'aquesta fase tenim completament duplicats els centríols i tenim dos diplosomes(composts per dos centríols) i la durada aproximada en un cicle de 24h seria de 4h.

1.2.Divisió cel·lular: la mitosi i la citocinesiFase que va des de que una cèl·lula inicial es divideix fins que es formen dues cèl·lules filles. També rep el nom de Fase M (es molt més curta que la interfase. No hi ha síntesi d'ADN i es redueix el ritme de síntesi de proteïnes). Dins d'aquesta fase tindrem la mitosi i la citocinesi.

1.2.1.Fases de la mitosi

Profase: es condensa la cromatina, es fan visiles els cromosomes que ja estan formats per dues cromàtides, desapareix el nuclèol, desapareix la membrana nuclear, aquesta membrana nuclear queda en forma de vesícules i després a partir d'elles, es formaran les membranes nuclears de les cèl·lules filles, es formen el fus mitòtic amb els microtúbuls que van des dels pols fins a l'equador de la cèl·lula i reben el nom de fibres polars o continues. En els cromosomes el cinetocor s'unirà a aquestes fibres i aquestos microtúbuls polars rebran el nom de fibres cinetocòriques.Metafase: els cromosomes es situen en el plànol equatorial constituint la placa equatorial o placa metafàsica. Fase de la mitosi on els cromosomes es fan visibles al màxim.Anafase: les fibres cinetocòriques es van acurçant i per tant, separant les cromàtides, les quals es converteixen en cromosomes independents. Cada grup de cromosomes es separen en dos grups iguals i cada grup se'n va a un pol de la cèl·lula, el fus s'allarga i finalment queda reduït a un feix de microtúbuls en posició equatorial marcant per on es dividirà la cèl·lulaTelofase: reconstrucció dels nuclis de les cèl·lules filles a partir d'aquelles vesícules de la membrana nuclear i de vesícules del reticle endoplasmàtic, torna a aparèixer el nuclèol, els cromosomes es condensen i torna a quedar constituïda la cromatina.

1.2.2.Tipus de citocinesiDos tipus:Divisió per estrangulació: quan es tracta d'una cèl·lula animal. Els microtúbuls del fus acromàtic es situen al centre i marquen per on s'estrangularà la cèl·lula.Divisió per tabicació: en cas de cèl·lules vegetals. Es formarà un tabic que rep el nom de fragmoplasma.

1.2.3.Diferències entre cèl·lules animals i vegetalsUna de les diferències son els tipus de citocinesi i una diferència en la mitosi.En la cèl·lula animal hi ha centríols, per tant, el fus mitòtic es astral i es una mitosi astral, en el cas de la cèl·lula vegetal no hi ha centríols, el fus mitòtic es anastral i per tant es una mitosi anastral

1.2.4.Significat, importància biològica de la mitosiLa primera funció és garantir que les cèl·lules filles tendran el mateix nombre de cromosomes que la cèl·lula mare i, per tant, que es conserva tota la informació genètica. En cas d'organismes unicel·lulars, es la forma amb la qual aquests organismes es reprodueixen asexualment; en organismes pluricel·lulars, serveix per crèixer els organismes, per crèixer i desenvolupar-se el zigot, per regenerar cèl·lules, teixits, òrgans, etc.; a procariotes no hi ha mitosi.

1.3.Control de cicle cel·lularHi ha de dos tipus de cèl·lules que actuen en el control del cicle cel·lular: quinases i ciclines que permeten que el cicle continuï. Hi ha tres moments importants en els quals es controla el cicle: Final de la fase G1: la cèl·lula “es pregunta”, es prou grossa? Si es pou grossa i l'entorn es favorable, continuarà el cicle.Final de la fase G2: “es pregunta” l'ADN està duplicat? Si està duplicat i l'entorn es favorable, comença la mitosi i continua el cicle.Metafase de la mitosi: “es pregunta”, estan tots els cromosomes alineats? Si estan alineats continua el cicle.

1.4.La meiosi

Altre tipus de divisió del nucli amb el qual s'obtenen cèl·lules amb la meitat de cromosomes que la cèl·lula mare.Una meiosi son dos divisions successives. La primera divisió meiòtica ja es la divisió reduccional (ja es redueix el nombre de cromosomes a la meitat). La segona divisió es diu equacional, i es manté aquesta meitat de cromsomes.Sempre hi ha interfase i lo mes destacable es que el material genetic es duplica, els organuls tambe, els centriols tambe i este que formar el fus mitotic.- Profase(I): els cromosmes homolegs s'aproximen molt entre ells i s'observen tétrades (cromosomes bivalents, com un sol cromsoma amb 4 cromàtides.), estan tan pròxims que intercanvien fragments cromosòmics entre ells i rep el nom, de PAQUITÉ. Això té com a conseqüència, l'intercanvi d'informació genètica entre els cromosmes homòlegs. Aquet procés d'intercanvi d'informació genètica rep el nom de recombinació genètic. Es la fase més llarga de totes. Al final de la profase(I), quan es eparin aquestes cromàtides s'observaran encara punts d'unió entre els cromosomes que reben el nom de quiasmes.- Metafase(I): els cromsomes homòlegs es col·loquen al centre de la cèl·lula formant la placa equatorial.- Anafase(I):es separen els cromosomes homòlegs arrossegats per les fibres del fus se'n van als pols.- Telofase(I): ja tenim cada grup de cromosomes a un pol de la cèl·lula, els cromosomes es descondensen, torna a aparèixer la membrana nuclear i té lloc la citocinesi.

1.4.1.Fases de la meiosi- Profase(II): es condensa la cromatina, es fan visiles els cromosomes que ja estan formats per dues cromàtides, desapareix el nuclèol, desapareix la membrana nuclear, aquesta membrana nuclear queda en forma de vesícules i després a partir d'elles, es formaran les membranes nuclears de les cèl·lules filles, es formen el fus mitòtic amb els microtúbuls que van des dels pols fins a l'equador de la cèl·lula i reben el nom de fibres polars o continues. En els cromosomes el cinetocor s'unirà a aquestes fibres i aquestos microtúbuls polars rebran el nom de fibres cinetocòriques.- Metafase(II): els cromosomes es situen en el plànol equatorial constituint la placa equatorial o placa metafàsica. Fase de la mitosi on els cromosomes es fan visibles al màxim.- Anafase(II): les fibres cinetocòriques es van acurçant i per tant, separant les cromàtides, les quals es converteixen en cromosomes independents. Cada grup de cromosomes es separen en dos grups iguals i cada grup se'n va a un pol de la cèl·lula, el fus s'allarga i finalment queda reduït a un feix de microtúbuls en posició equatorial marcant per on es dividirà la cèl·lula.- Telofase(II): reconstrucció dels nuclis de les cèl·lules filles a partir d'aquelles vesícules de la membrana nuclear i de vesícules del reticle endoplasmàtic, torna a aparèixer el nuclèol, els cromosomes es condensen i torna a quedar constituïda la cromatina.- Resulten quatre cèl·lules i ninguna és igual.

1.4.2.Comparació amb la mitosiMEIOSI MITOSITé lloc a les cèl·lules germinals per formar cèl·lules reproductores

Té lloc a cèl·lules somàtiques i a organismes unicel·lulars eucariotes

Cèl·lules filles amb la meitat de cromosomes que la cèl·lula mare

Cèl·lules filles amb el mateix nombre de cromosomes que la cèl·lula mare (la qual pot ser diploide o haploide)

Dues divisions pe a obtenir 4 cèl·lules filles

Una sola divisió per a obtenir 2 cèl·lules filles

Profase I més llarga i més complexa: Profase sense aquests processos

aparellament d'homòlegs i recombinació genèticaMetafase I amb els homòlegs aparellats formant la placa metafàsica

Metafase amb els cromosomes formats per dues cromàtides, que es col·loquen en el pla equatorial

Anafase I, es separen els homòlegs Anafase, es separen les cromàtides

1.4.3.Significat de la meiosi, importància biològica de la recombinació genètica- Obtenció de gàmetes en els organismes que tenen reproducció sexual.- Recombinació genètica que té lloc a la Profase I i la qual cosa permet la variabilitat genètica. Aquesta variabilitat es important en l'evolució de les espècies ja que permet l'aparició de caràcters nous i per tant, una millor adaptació al medi permeten la continuïtat de les espècies després d'actuar la selecció natural.

2.Divisió cel·lular dels procariotes- No segueixen cap tipus de divisi com la meiosi i mitosi.- La forma de divisió es per bipartició, simplement la cèl·lula s'estrangula per la part central i es divideix en dues cèl·lules. Prèviament a aquesta bipartició l'ADN es duplica, cada una d'aquestes cadenes es fixa als mesosomes amb funcions molt concretes (subjectar l'ADN i dirigir aquesta duplicació de l'ADN) i ja s'ha reproduït el bacteri.- La informació genètica es manté igual, es formen clons de bacteris, únicament mitjançant mutacions es podria obtenir informació nova o bé mitjançant una seria de mecanismes d'intercanvi d'informació entre bacteris.

2.1.Transformació o recombinació- Quan un bacteri incorpora fragments d'ADN que estan al medi i que procedeixen de la ruptura d'altres bacteris. Aquet intercanvi d'informació permet explicar casos de resistència a antibiòtics (variabilitat que poden presentar alguns bacteris si viuen amb bacteris d'altres espècies). Permet explicar els processos d'enginyeria genètica (utilitzar ADN d'un organisme per introduir-lo a l'organisme d'un altre diferent).

2.2.Transducció- Intercanvi genètic accidental perquè intervé un agent transmissor que generalment es un virus, el qual transporta fragments d'ADN de l'últim bacteri parasitat.

TEMA 3. FISIOLOGIA CEL·LULAR1.METABOLISME: Conjunt d'intercanvis i transformacions que tenen lloc a l'interior de la cèl·lula deguts a processos químics catalitzats per enzims.OBJECTIUS:Obtenir energia, en forma d'ATP.Fabricar els components cel·lulars.Transformar les substàncies incorporades en matèria per a la cèl·lula.Fabricar i degradar molècules.FASES:- CatabolismeAB ----- A+B+energia- AnabolismeA+B+energia ----- AB

CATABOLISME ANABOLISME

Reaccions de degradació Reaccions de síntesiReaccions d'oxidació Reaccions de reduccióAlliberen energia Necessiten energiaA partir de molts substrats diferents es formen quasi sempre els mateixos productes, principalment diòxid de carboni, àcid pirúvic i etanol.

A partir d'uns pocs substrats es poden formar molts productes diferents

Conjunt de vies metabòliques convergents Conjunt de vies metabòliques divergents

2.PAPER DE L'ATP I DELS ENZIMSEls enzims són importants perquè disminueixen les necessitats d'energia d'activació per poder-se donar una reacció.Els ADENOSIN-FOSFATS i nucleòsids-fosfats en general (GTP, CTP, dATP, dTTP) actuen com a VECTORS D'ENERGIA. El sistema ATP-ADP TRANSPORTA GRUPS FOSFAT, des dels components fosforilats d'alt nivell energètic, fins els receptors de fosfat de baix nivell energètic, que així resulten energèticament enriquits.Altres coenzims són VECTORS DE PODER REDUCTOR. L'energia és transportada mitjançant electrons.

3.CATABOLISME: Procés oxidatiu en el que s'allibera energia i que quan és total dóna com a productes finals CO2 i H2O.RESPIRACIÓ: - AERÒBICA. L'acceptor final d'electrons és l'oxigen. La degradació del substrat és total, s'obté CO2 i H20.- ANAERÒBICA. L'acceptor final d'electrons és un compost inorgànic diferent de l'oxigen.FERMENTACIÓ:Procés anaeròbic, on l'acceptor final d'electrons és un compost orgànic. S'allibera menys energia que en la respiració.

3.LA RESPIRACIÓ CEL·LULAR3.1.LA RESPIRACIÓ CEL·LULAR3.1.1.CATABOLISME DE GLÚCIDS

3.2.FERMENTACIÓ LÀCTICA- La realitzen bacteris dels gèneres Lactobacillus, Streptococcus per obtenir formatge, iogurt, collada...- També a teixit muscular amb poc O2 disponible.

Altres fermentacions- Fermentació butírica: és la descomposició de substàncies glucídiques d'origen vegetal. La realitzen bacteris anaeròbics dels gènere Bacillus i Clostridium. S'obté àcid butíric i algunes substàncies que fan mala olor. És important ja que contribueix a la descomposició de les restes vegetals del sòl.- Fermentació pútrida: és la fermentació de proteïnes o aminoàcids. És la responsable de la pudor dels cadàvers.

3.3.ALTRES RUTES CATABÒLIQUES PER RESPIRACIÓ3.3.1.CATABOLISME DE LÍPIDS- Els lípids són importants com a combustibles orgànics, ja que tenen un elevat valor calòric: 1g de greix aporta 9Kcal.- En la hidròlisi dels greixos intervenen les lipases, i si es tracta d'un fosfolípid, és una fosfolipasa.- La principal via metabòlica d'obtenció d'energia a partir dels lípids és la oxidació dels àcids grassos, que provenen de la hidròlisi dels triglicèrids.

Oxidació d'àcids grassos

- Aquesta B-oxidació. Te lloc a la matriu mitocondrial, i els àcids grassos per travessar-hi s'uneixen amb una altra molècula que l'ajuda a passar, un coenzim A.- Aquesta reacció d'unió a un coenzim A es diu activació de l'àcid gras. Aquesta reacció te lloc a nivell de la membrana mitocondrial externa i perquè es produeixi aquesta reacció es gasta 1 ATP.- Finalment la molècula que es forma de l'àcid gras unit al coenzim A es diu acil-CoA. A nivell de la membrana mitocondrial interna es impermeable, ha d'intervenir la carnitina per poder travessar la membrana mitocondrial interna.- Ja a la matriu mitocondrial es produirà la B-oxidació o hèlix de Lynen.- Es diu així perquè abans de rompre's l'acil-CoA es produeix l'oxidació del carboni B.- Bàsicament, consisteix en l'alliberació successiva de fragments de dos àtoms de carboni, a partir de l'extrem carboxílic de l'acil-CoA, que s'alliberen en forma d'acetil-CoA.- En cada volta de l'hèlix de Lynen s'obtenen coenzims reduïts (FADH2 i NADH) que se n'aniran a la cadena de transport electrònic a oxidar-se, per tan s'obtindrà també ATP.Semblances: totes dues són rutes catabòliques cícliques en les que participa l'acetil-CoA, i que es produeixen a la matriu mitocondrial.Diferències: a la B-oxidació l'acetil-CoA és un producte d'una reacció; en canvi, al cicle de Krebs, comença amb l'acetil-CoA, es el substrat en aquest cicle.

3.3.2.CATABOLISME DE PROTEÏNES- Les proteïnes tenen un funció diferent a l'energètica, però si s'utilitzen en casos extrems.- El primer pas es descomposar la proteïna en els seus aminoàcids. Seguint catabolitzant, els aminoàcids estan composts per un esquelet carbonatat acaba derivant en aminoàcids. Aquest esquelet carbonatat pot transformar-se en glucosa i aquesta glucosa se'n va al cicle de Krebs. Altres esquelets acabaran formant àcids grassos i s'acabaran incorporant en el cicle de Krebs. Com s'eliminen els grups amino? Hi ha dos mecanismes:- TRANSAMINACIÓ: consisteix en el traspàs del grup amino des d'un aminoàcid a un a-cetoàcid. Ho fan les transaminases, enzims que es troben a citosol i mitocondris, i són molt abundants en cèl·lules hepàtiques. El fetge és el principal lloc de degradació dels aminoàcids. En una disfunció del fetge, aquestes enzims s'alliberen a la sang i els seus nivells s'utilitzen per fer diagnòstics metges.- DESAMINACIÓ OXIDATIVA: Separació del grup amino d'un aminoàcid, principalment de l'àcid glutàmic, i la seva alliberació al medi aquós com amoníac.Àcid glutàmic ---> Àcid α-cetoglutàric + NH4+- Els grups amino (-NH2) alliberats formen amoníac (NH3) que en aigua forma l'ió amoni NH4.- Aquest ió és molt tòxic, i s'ha d'eliminar o transformar en altres substàncies com la urea. Segons el tipus d'organisme s'elimina de diferent manera:- AMONIOTÈLICS (animals aquàtics): Alliberació directa.- URICOTÈLICS (rèptils, aus, invertebrats terrestres): En forma d'àcid úric.- UREOTÈLICS (mamífers, amfibis): En forma d'urea.

3.3.3.CATABOLISME D'ÀCIDS NUCLEICSFormat per pentosa (catabolisme de glúcids o síntesi de nous àcids nucleics) + àcid fosfòric (reutilitzat i en part excretat) + base púrica o pirimidínica (les bases s'utilitzen per sintetitzar nous nucleòtids o es catabolitzant formant àcid úric, urea o amoníac, per ser excretats.

4.ANABOLISME HETERÒTROFMolècules senzilles oxidades que es transformen en molècules complexes reduïdes.- ANABOLISME HETERÒTROF: les molècules senzilles prevenen dels aliments o també del catabolisme de substàncies de reserva.

La majoria de reaccions tenen lloc al hialoplasma, excepte:

- Biosíntesi de fosfolípids i colesterol: Reticle Endoplasmàtic- Glicolisacions de lípids i proteïnes: Reticle Endoplasmàtic i Aparell de Golgi- Proteïnes: Ribosomes- Àcids nucleics: Nucli, cloroplast i mitocondri

4.1.ANABOLISME DE GLÚCIDS O GLICONEOGÈNESI- Procés d'obtenció de glucosa a partir de substàncies no glucídiques, principalment de l'àcid pirúvic.- És important si s'esgota el glicogen del fetge en dejuni o en exercicis intensos.- L'energia necessària prové de la desfosfori-la-hi de l'ATP.- Els precursors no glucinis són:- Lactat Piruvat- Aminoàcids glucogènics - Glicerol- A cèl·lules vegetals també són precursors els àcids grassos. A cèl·lules animals no hi ha els enzims per a poder transformar lípids en glúcids. A vegetals això es produeix als glioxisomes (cicle de l'àcid glioxílic)- Per això, a les llavors els seus olis permeten sintetitzar cel·lulosa o midó de les primeres fulles o arrels.- La gliconeogènesi no és el procés invers de la glicòlisi, ja que hi ha tres etapes que són irreversibles. Les tres etapes són de pirúvic a fosfoenolpirúvic; de fructosa 1-6-difosfat a fructosa 6-fosfat; de glucosa 6-fosfat a glucosa.- Els animals emmagatzemen glicogen, malgrat ser energèticament menys rendible que l'acumulació de lípids, perquè els músculs mobilitzen més ràpidament al glicogen que els greixos i perquè els animals no poden convertir els àcids grassos en glucosa.

4.2.ANABOLISME DE LÍPIDS- Els lípids amb funció de reserva més importants són els greixos o triglicèrids. Per a la seva síntesi es necessiten els àcids grassos.- Els àcids grassos es formen a partir de l'acetil-CoA. Com passa aquest al citosol si la membrana mitocondrial interna és impermeable a ell?- A l'interior dels mitocondris tenim l'actil-CoA que prové de l'oxidació dels àcids grassos. Aquest acetil-CoA s'incorporava al cicle de Krebs unint-se a l'àcid oxalacètic i es forma àcid cítric. Aquest àcid cítric és el que surt al hialoplasma i en un procés invers a partir d'ell es forma àcid oxalacètic i ja tenim el acetil-CoA ja el tenim fora.

4.3.ANABOLISME DE PROTEÏNES- Els lípids amb funció de reserva més importants són els greixos o triglicèrids. Per a la seva síntesi es necessiten àcids grassos. - Els àcids grassos es formen a partir de l'acetil-CoA; com passa aquest al citosol si la membrana mitocondrial interna és impermeable a ell?

- A l'interior de del mitocondri han obtingut l'acetil-CoA que prové de l'oxidació dels àcids grassos. Aquest acetil-CoA s'incorpora al cicle de Krebs, unint-se a l'àcid oxalacètic i

es forma àcid cítric. Aquest àcid cítric surt al hialoplasma i en un procés invers a partir d'aquest, es forma l'àcid oxalacètic i l'acetil; que s'uneix a un CoA formant acetil-CoA.Reaccions:- Els acetils no es poden unir directament sinó que s'han d'activar unint-se a un ió bicarbonat.

4.4.ANABOLISME D'ÀCIDS NUCLEICS- Els aminoàcids essencials; són els que l'organisme no pot sintetitzar, els que ha d'ingerir a la dreta. - Els aminoàcids no essencials; són els que l'organisme pot sintetitzar. La major part es sintetitzen al fetge.

5.ANABOLISME AUTÒTROF

- A partir de substàncies inorgàniques es sintetitzen substàncies orgàniques. Fa falta energia. - La font d'energia pot ser:

- LLUM------ Organismes fotosintètics- REDOX------ Organismes quimiosintètics

- Si tenim en compte la font de carboni utilitzada (en aquests casos, el CO2):- Organismes FOTOLITOTRÒFICS/FOTOAUTÒTROFS- Organismes QUIMIOLITOTRÒFICS/QUIMIOAUTÒTROFS

5.1. LA FOTOSÍNTESI- Fotosíntesi vegetal: plantes superiors, algues, cianobacteris. La molècula dadora d'electrons és l'H2O. Es desprèn O2.-Procés anabòlic i autòtrof, en el que a partir de CO2, H2O i energia llumínica, s'obtenen sucres i altres compostos orgànics, es desprèn oxigen i s'obté energia química.

- Fotosíntesi bacteriana: bacteris purpuris i verds del sofre. La molècula dadora d'electrons és H2S. No es desprèn O2.· Bacteris purpuris i verds del sofre.· Només existeix el fotosistema I.· La molècula que dóna els electrons és el H2S.· Va ser un gran avanç evolutiu l'aparició d'un altre fotosistema i la utilització de l'aigua. Això suposà la colonització del planeta per part dels bacteris.

5.1.1.FASE LLUMINOSA- Fase en la qual es capta energia lluminosa per la clorofil·la i altres pigments er ser transformada en energia química en forma d'ATP. Hi ha fotòlisi de l¡aigua i es forma NADPH.- Per tant, hi ha:

- Fotòlisi de l'aigua- Fotofosforilació de l'ADP- Fotorreducció del NADP+

- Això es du a terme a les membranes tilacoidals del cloroplasts perquè es on hi ha els fotosistemes, la cadena de transport electrònic i les ATP-sintetases.· Fotosistemes: agrupacions de pigments fotosintètics amb proteïnes. Tenim pigments antena que son els que capten l'energia llumínica i també hi h ala molècula diana que es on van a para els electrons dels pigments antena. Tendre dos fotosistemes:

- PS I: té com a pigments antena: clorofil·la (a i b) i carotens. I com a molècula diana té una altra clorofil·la que es coneix amb el nom de P700.- PS II: té com a pigments antena: clorofil·la (a i b) i xantofil·les. i com a molècula

diana una clorofil·la que es coneix com P680.

Fase lluminosa cíclica- L'ATP i el NADPH que s'obtenen a la fase lluminosa acíclica faran falta a la fase fosca.- Es forma un poc més d'un ATP (1,33 ATP) per cada molècula d'aigua hidrolitzada.- A la fase fosca fan falta 3 ATP i 2 NADPH, per fixar un CO2, per tant, es fa necessari un mecanisme addicional de formació d'ATP.- Aquest mecanisme és la FOTOFOSFORILACIÓ CÍCLICA: Només intervé el PSI, es forma ATP i no es forma NADPH, ni O2.

5.1.2.FASE FOSCA

- L'ATP i el NADPH obtinguts a la fase llumínica s'utilitzen per a la reducció del CO2, del N i el S, i formar així glúcids i altres compostos reduïts.- Es produeix a l'estroma del cloroplasts o al citoplasma de cèl·lules procariotes fotosintètiques.- Fase independent de la llum, la qual cosa no vol dir que tingui que realitzar-se amb la foscor.- Distingirem entre: síntesi de compostos de carboni i síntesi de compostos de nitrogen i de sofre.

a)Síntesi de compostos de carboni: CICLE DE CALVIN.La molècula que fixa el CO2 es la ribulosa. En aquest procés intervé l'enzim rubisco (el més abundant d ela naturalesa ja que la meitat de les proteïnes de les fulles de les plantes superiors és de rubisco. En fa falta molta ja que és un enzim de poca eficiència.)Hi ha tres fases: CARBOXILATIVA(quan es fixa el CO2) es formen molècules que encara estan massa oxidades per poder sintetitzar matèria orgànica per això necessitem una segona fase, la REDUCTIVA, on la molècula es redueix una mica fins formar-se la molècula PGAL. A partir d'aquesta molècula si que es sintetitza les primeres molècules que contenen carboni. La darrera fase es la REGENERATIVA que fa falta per a poder començar de nou el cicle.

b)Síntesi de compostos de nitrogen.- L'àcid α-cetoglutàric és el que agafa l'ió amoni per transformar-se en àcid glutàmic.- A partir d'aquest es passa el N a altres cetoàcids per formar diferents aminoàcids.- Es capta el N en forma de nitrat. Aquest es transforma en nitrit i aquest al seu torn en ió amoni. En aquest procés s'utilitza el NADPH obtingut a la fase llumínica de la fotosíntesi.- Aquest ió amoni l'agafa u cetoàcid, que es transformarà en un aminoàcid. A partir d'aquest, es passa el nitrogen a altres cetoàcids per formar diferents aminoàcids.

c)Síntesi de compostos amb sofre- Es capta en forma de sulfat, amb aquest es transforma en sulfit fins a formar-se sulfur d'hidrogen- H2S s'incorpora com a grup tiol (-HS) a la cisteïna.

5.1.3.FACTORS QUE INFLUEIXEN EN LA FOTOSÍNTESI- Llum: a major intensitat lluminosa, augmenta el rendiment fotosintètic. Però fins a un punt ja que es podrien destruir el pigments fotosintètics (fotooxidació).- Temperatura: la fase llumínica és independent de la temperatura, però la fase fosca augmenta amb la temperatura. Però temperatures excessives desnaturalitzen els enzims.- Concentració del CO2: el rendiment fotosintètic augmenta quan augmenta la concentració del CO2, fins a un límit en què s'estabilitza.- Concentració d'O2: a major concentració d'oxigen a l'aire, disminueix el rendiment fotosintètic, degut a la fotorrespiració.- Escassetat d'aigua: si falta aigua, els estomes estan tancats, disminueix l'entrada de CO2, i augmenta la concentració d'oxigen. Per tant, disminueix el rendiment fotosintètic, i augmenta la fotorrespiració.

5.1.4. LA FOTORRESPIRACIÓRubisco = Ribulosa-difosfat-carboxilasa-oxidasa- Acció CARBOXILASA. Fixa el CO2.- Acció OXIDASA. La ribulosa 1,5 difosfat és oxidada, s'obtenen components que són metabolitzats i es després CO2.- Es dona a la vegada que la fotosíntesi, amb llum i es consumeix d'O2 i es desprèn de CO2.- Intervenen el cloroplast, peroxisomes i mitocondris.

5.1.5.IMPORTÀNCIA DE LA FOTOSÍNTESI EN LA CONSTITUCIÓ INICIAL I ACTUAL DE L'ATMOSFERA- Atmosfera primitiva REDUCTORA.- Organismes HETERÒTROFS ANOXIGÈNICS.- Aparició d'organismes que podien utilitzar el CO2 i l'energia llumínica.- Organismes FOTOSINTÈTICS ANOXIGÈNICS.- Aparició de cèl·lules que utilitzen l'aigua. Alliberació d'oxigen.- FOTOSINTÈTICS OXIGÈNICS.- Atmosfera OXIDANT.- La fotosíntesi proporciona compostos orgànics.- HETERÒTROFS OXIGÈNICS.

5.2.LA QUIMIOSÍNTESI- Síntesi d'ATP a partir de l'energia que es desprèn de les reaccions d'oxidació de determinades substàncies inorgàniques.

Característiques dels quimiolitròfics Tipus de quimiolitròficsProcariotes Bacteris incolors del sofre o sulfobacterisViuen d'una font estrictament inorgànica Bacteris del nitrogenLa font d'energia és una reacció específica Bacteris del ferro o ferrobacterisAeròbics Bacteris de l'hidrogenTanquen els cicles biogeoquímics Bacteris del metà

- Bacteris incolors del sofre: Viuen en aigües riques en sulfhídric, aigües residuals on hi ha H2S procedent de la descomposició de la matèria orgànica.

- Bacteris del nitrogen: Es troben al sòl, on abunden les sals amoniacals resultants de la descomposició de cadàvers o excrements. Són: Bacteris nitrosificants, Nitrosomonas

Bacteris nitrificants, Nitrobacteris- Bacteris del ferro: Viuen en aigües riques en sals ferroses. Oxiden compostos ferrosos a fèrrics.- Bacteris de l'hidrogen: Oxiden l'hidrogen molecular i formen aigua.- Bacteris del metà: Oxiden el metà i es forma diòxid de carboni.

Fases de la quimiosíntesi1. Primera fase: s'oxiden substàncies inorgàniques per a obtenir ATP i NADPH.2. Segona fase: L'ATP s'utilitza per transformar matèria inorgànica en orgànica, en unes reaccions semblants a les de la fase fosca de la fotosíntesi, mitjançant el cicle de Calvin.

Font de carboni Font d'energia OrganismesAutòtrofa

CO2

Llum

Fotolitotròfics: - Vegetals- Cianobacteris- Bacteris purpúrics - Verds del sofre

RedoxQuimiolitotròfics: - Bacteris del S/N/H/Fe/CH4

Heteròtrofa

Molècules orgàniques

LlumFotoorganotròfics: - Bacteris purpúrics no sulfurats

RedoxQuimioorganotròfics: - Cèl·lules animals- La majoria de microorganismes

TEMA 4. LA BASE QUÍMICA DE L'HERÈNCIA. GENÈTICA1. IntroduccióEstudia:- L'herència biològica: · transmissió de gens

· expressió gènicaUn gen és:Fragment d'àcid nucleic, que porta informació per un caràcter. És la meitat d'herència.

Genètica Mendeliana Genètica MolecularEstudia els models de transmissió dels gens Estudia la naturalesa del gen i la seva

expressióUn gen es considera com la unitat d'herència que expressarà una característica

Un gen és un fragment d'ADN que s'hi expressa per formar una proteïna amb una funció biològica específica

2. Genètica mendeliana2.0. Conceptes bàsics- Locus: lloc que ocupa un gen en un cromosoma.- Al·lel: cada una de les diferents varietats que pot ser un gen.- Haploide: cèl·lula o organisme que només porta un joc de cromosomes, per tant, portarà un sol gen per a cada caràcter(n).- Diploide: cèl·lula o organismes que presenta dos jocs de cromosomes, per tant, portarà 2 gens per a cada caràcter(2n).- Cromosomes homòlegs: parelles de cromosomes que porten informació pels mateixos caràcters. Cada membre d'aquesta parella prové d'un dels progenitors.- Genotip: conjunt d'al·lels(gens) presents en un organisme. - Fenotip: conjunt de manifestacions de caràcters d'un organisme. Depèn del genotip i de l'acció ambiental.- Homozigòtic: en organismes diploides, aquell que, per a un caràcter, posseeix ambdós al·lels iguals. Pot ser homozigot dominant o recessiu.- Heterozigòtic: en organismes diploides, aquell que, per a un caràcter posseeix ambdós al·lels diferents.- Herència dominant: herència en la que hi ha al·lels dominants i al·lels recessius. Els al·lels dominants s'expressen sempre, encara que estiguin en heterozigòtics, els recessius només s'expressen quan estan en homozigosi.- Herència intermèdia: herència en que els al·lels no presenten un dominància completa de manera que els híbrids o heterozigòtics mostren un fenotip intermedi.- Herència codominant: tampoc hi ha dominància ni d'un ni de l'altre, però els heterozigòtics presenten característiques de les dues races pures al mateix temps.- Retroencreuament: es l'encreuament d'un individu problema amb un individu homozigòtic recessiu. S'utilitza en els casos d'herència dominant per a esbrinar si un individu és homozigòtic o heterozigòtic.

QUADRE DE PUNNET:

FENOTIPS GENOTIPSGroc llis A.L. 9Groc rugós A.ll 3Verd llis aa.L. 3Verd rugós aall 1

gàmetes AL Al aL alAL AALL AALl AaLL AaLlAl AALl AAll AaLl AallaL AaLL AaLl aaLL aaLlal AaLl Aall aaLl aall

2.3. Teoria cromosòmica de l'herència- Els gens estan en els cromosomes.- En els cromosomes, els gens es col·loquen de forma lineal, es a dir, un darrera l'altre, ocupant un locus determinat.- A la meiosi es produeix la recombinació genètica, que possibilita noves combinacions gèniques. Això és gràcies a l'entrecreuament entre cromosomes homòlegs.

2.4. Variacions del model mendeliàEls casos en que no es compleixen estrictament les proporcions mendelianes, però que es podran explicar amb aquest model d'herència, constitueixen variacions del model mendelià, és a dir, constitueixen el MENDELISME COMPLEX.

2.4.1. Herència intermèdia- Els al·lels no presenten una dominància completa, i l'heterozigot presenta un fenotip intermig entre el de les dues races pures.- A la F1 es compleixen les proporcions mendelianes.- F2: Proporcions genotípiques 1:2:1. Proporcions fenotípiques 1:2:1 (variació del model mendelià).

2.4.2. Lligament i recombinaciógàmetes

AB ab

AB AABB AaBbab AaBb aabb

Només a l'espècie humana si tenim 23 parells de cromosomes i més o menys uns 25.000 gens, per tant, hi ha gens situats en un mateix cromosoma. Aquests gens que es troben situats al mateix cromosoma, son els gens lligats. L'única manera que es poguessin deslligar es mitjançant la recombinació que és l'intercanvi de material genètic per entrecreuament de cromàtides durant la primera divisió meiòtica. Així, el lligament no és total. Quant més allunyats estan, major es la probabilitat de recombinació.

2.4.3. Herència poligènica- Herència dels caràcters, l'expressió dels quals depèn de la interacció de varis gens.- Algunes característiques dels individus, com la grandària, l'altura, el pes, el color de la pell, deuen a la interacció de varis gens.- Aquests caràcters estan influïts per l'ambient.

2.4.4. Al·lelomorfisme múltiple- Més de dos al·lels per un determinat gen.- Cada individu segueix portant una sola parella d'al·lels per a cada gen.- Un clar exemple són els grups sanguinis del sistema AB0.

Al·lels Genotip FenotipIA IAIA//IAi Grup AIB IBIB//IBi Grup BIA/IB IAIB Grup ABI Ii Grup 0

2.4.5.Herència lligada al sexe- És la transmissió dels gens situats en els segments diferencials dels cromosomes sexuals.- Aquests gens no poden recombinar-se durant la meiosi, ja que no presenten segments homòlegs.

- Els caràcters que es troben en el segment diferencial del cromosoma X són CARÀCTERS GINÀNDRICS. Els que es troben en el segment diferencial del cromosoma Y són CARÀCTERS HOLÀNDRICS.- Els mascles que només porten un al·lel per a aquests caràcters són HEMIZIGÒTICS.- Així tenim:

DALTONISME XX Dones normalsXdXd Dones daltòniquesXXd Dones portadoresXdY Homes daltònics

HEMOFÍLIA XX Dones normalsXhXh LetalXXh Dones portadoresXhY Homes hemofílics

- Els homes només necessiten un al·lel per que la malaltia es manifesti, ja que aquest al·lel esta en hemizigosi. I una dona té que tenir els dos al·lels recessius un a cada cromosoma X, i en el cas de la hemofília, és letal, per tant, no hi ha dones hemofíliques.

2.4.6. Caràcters influïts pel sexe- Es tracta de gens situats en els autosomes, o a les zones homòlogues dels cromosomes sexuals, que s'expressen de manera diferents segons si es tracta de mascles o femelles. - Generalment, aquest comportament es deu a l'acció de les hormones sexuals masculines.

GENOTIPS FENOTIPSC'C' Homes i dones calbsCC' Homes calbs i dones normalsCC Homes i dones normals

3. Genètica molecular3.1. Experiments que confirmen l'ADN com a portador de la informació genètica· Experiència de Griffith (1928):

- Experiència sobre la transformació bacteriana.- Hi ha dues soques de bacteris de la pneumònia:soca S --- virulenta, amb càpsulasoca R --- no virulenta, sense càpsula- Conclusió: hi ha un factor transformat que passa a les R, de manera que poden sintetitzar la càpsula de polisacàrids, convertint-les en S.

· Experiència d'Avery, McLeod i McCarty (1944):- Només els extractes que contenien ADN produïen la transformació dels bacteris R en S. Amb una altra substància, per exemple, les proteïnes, no es produïa la transformació.- Conclusió: Els bacteris poden intercanviar material genètic, i el factor transformat es l'ADN.

· Experiència de Hershey i Chase (1952):- Es confirmen les conclusions anteriors.- S'utilitzen marcadors radioactius. Es marca el sofre dels aminoàcids de la càpsida del bacteriòfag. Es marca el fòsfor de l'àcid nucleic. Només en el cas de l'ADN marcat, la radioactivitat passa al bacteri i després als bacteriòfags de la següent generació.- Conclusió: la informació genètica està a l'ADN, no a les proteïnes associades.

3.2. Duplicació de l'ADN: hipòtesi3.2.1. Hipòtesi· Hipòtesi conservativaA partir d'una doble hèlix, se'n forma una totalment nova, per tant tindrem una doble hèlix formada per dues cadenes antigues i una altra amb dues cadenes noves.· Hipòtesi semiconservativaA la doble hèlix inicial es separen les dues cadenes que la formen i cada cadena actua com a motlle.· Hipòtesi dispersivaLa doble hèlix inicial es fragmenta es formen fragments nous i cada doble hèlix està constituïda per fragments vells i fragments nous d'ADN.

3.2.3. Mecanisme de replicació3.2.3.1. A procariotes- Hi ha un punt d'inici de la replicació o origen de la replicació, que es una seqüència d'ADN reconeguda pels enzims. La molècula d'ADN s'ha de desenrotllar i per això intervenen les helicases que rompen els ponts d'hidrogen que mantenen les dos cadenes unides. Actuen també topoisomerases: I) talla només una de les cadenes per alliberar les tensions; II) talla les dos cadenes. Intervenen unes proteïnes que es diuen SSB que van estabilitzant la separació de les dues cadenes complementaries.- Intervé una ARN polimerasa que sintetitza un petit fragment d'ARN d'uns 10 nucleòtids i que es dirà ARN prímer.- L'ADN polimerasa 3, s'incorpora a la forquilla de replicació i comença la síntesi de noves cadenes d'ADN. Aquet enzim, agafa del medi els nucleòtids en forma de nucleòtids trifosfats i els va unint a la cadena després de transformar-los en monofosfats. Aquest enzim llegeix la cadena en direcció 3' - 5' i, per tant, la síntesi de la nova cadena té lloc en 5' - 3'. La síntesi es bidireccional, és a dir, hi ha una forquilla a l'esquerre del punt d'inici i una altra a la dreta, que van progressant en direccions oposades.- La síntesi també és semidiscontinua perquè hi ha una cadena en la qual la síntesi es continua mentre que a l'altre la síntesi és discontinua formant-se els fragments de OKAZAKI.- La cadena de creixement continu rep el nom de cadena avançada. La cadena de creixement discontinu rep el nom de cadena retardada.- Posteriorment intervé l'ADN polimerasa 1, que elimina els ARN prímer i allarga la cadena omplint el buit que queda.- Finalment intervenen les ADN lligasses unint el fragments.- Al mateix temps que es va sintetitzant la nova molècula d'ADN es van enrotllant les noves cadenes.

3.2.3.2. A eucariotes- Hi ha més d'un punt d'inici, per tant, més d'una bombolla de replicació, i cada bombolla té dos forquilles, cada unitat s'anomena REPLICÓ. En eucariotes hi ha el problema afegit dels nucleosomes, on la seva estructura conté histones; la cadena avançada s'enrotllarà al voltant dels octàmers antics i la cadena retardada amb la seva complementària s'enrotllarà al voltant d'octàmers nous, histones que arriben al lloc de replicació per formar nucleosomes nous.- A eucariotes, els fragments d'OKAZAKI son mes petits que a procariotes.- Aquest procés de replicació es du a terme a la interfase en la fase S.

3.3. L'expressió del missatge genètic- El dogma central de la Biologia Molecular diu que: la informació genètica s'autoperpetua mitjançant la replicació i s'expressa mitjançant la transcripció i la traducció.

3.3.1. Transcripció- Procés de síntesi de molècules d'ARN, complementàries a un fragment d'una de les cadenes d'ADN.- Les diferències amb la replicació són: 1. És selectiva, només es transcriuen els gens2. Només es còpia un fragment d'una cadena d'ADN.3. És reiterativa, és a dir, que un gen es por transcriure moltes vegades.

a) A Procariotes- Unió de l'ARN-polimerasa al promotor.- Unió de ribonucleòtids i allargament de la cadena d'ARN en sentit 5' - 3'.- S'acaba en arribar a una seqüència rica en G i C. Es forma un bucle a l'ARN que afavoreix la separació de l'ADN.- No hi ha maduració si es tracta d'un ARNm, i si és ARNt o ARNr hi ha un transcrit primari, que es tallat i empalmat.

b) A Eucariotes- Intervenen tres tipus d'ARN-polimerases, segons el tipus d'ARN que es sintetitzi.- Unió de l'ARN-polimerasa al promotor i allargament en sentit 5' - 3'.- En tenir uns 30 nucleòtids, s'afegeix a l'extrem 5' un metil-GTP, per protegir de l'acció de nucleases.- En acabar, quan es separa el transcrit, s'afegeix una cua de poli-A a l'extrem 3'.- Tenim el transcrit primari de l'ARNm o ARNhn.

3.3.2. Comparació entre procariotes i eucariotesProcariotes Eucariotes

Una ARN-polimerasa Tres tipus diferents d'ARN-polimerasa

No hi ha maduració de l'ARNm L'ARNm ha de madurarNo hi ha nucleosomes Major dificultat per l'organització

amb nucleosomesTranscripció al citoplasma Transcripció al nucli

3.3.3. La retrotranscripció- És la síntesi d'ADN a partir d'ARN.- Es va descobrir que tots els virus amb ARN que produeixen tumors, com el de la SIDA, tenen un enzim que és la TRANSCRIPTASA INVERSA O RETROTRANSCRIPTASA, capaç de sintetitza ADN complementari de l'ARN víric.

3.3.4. El codi genètic- És la correspondència entre els triplets de nucleòtids de l'ARNm i els aminoàcids que formen les proteïnes.- El codi ha de relacionar les 4 bases nitrogenades A, G, C, U amb els 20 aminoàcids.- És per això que el codi genètic està organitzat en triplets CARACTERÍSTIQUES DEL CODI GENÈTIC1. És universal2. És degenerat3. Hi ha triplets (UAA, UAG, UGA) que indiquen el final de la traducció.4. El triplet AUG (codó d'inici, Metionina) és el triplet d'inici.

3.3.5. La traducció- És la síntesi de la proteïna segons el missatge de l'ARNm.a) Activació dels aminoàcidsb) Inici de la síntesi: Una subunitat petita del ribosoma s'uneix a una zona de l'ARNm que es diu regió líder, que no es tradueix. La traducció comença quan es troba el codó d'inici AUG. Aquí arribarà un ARNt amb un triplet o anticodó complementari al codó de l'ARNm. L'aminoàcid que es correspon amb el codó d'ini AUG es sempre la metionina en eucariotes i formilmetionina en procariotes. A continuació s'uneix la subunitat gran del ribosoma constituint el complex ribosomal o complex actiu. Intervé l'energia del GTP i factors d'iniciació (proteïnes). En el complex actiu hi trobem tres llocs d'unió:

- Lloc P: on es situarà el primer aminoacil-ARNt- Lloc A: on es situaran els següents amicoacils-ARNt- Lloc E: on es situarà l'ARNt que ha deixat l'aminoàcid i que està punt de sortir del ribosoma.

c) Allargament de la cadena: en el Lloc A s'hi situa el següent aminoacil-ARNt, es forma un enllaç peptídic entre el grup carboxil del primer aminoàcid i el grup amino del següent aminoàcid. (intervé l'energia del GTP i proteïnes que son factors d'allargament). El ribosoma es mou en sentit 5' - 3' de manera que l'ARNt que ha deixat l'aminoàcid, quedarà en el Lloc E i acabarà sortint del ribosoma. L'ARNt amb el dipèptid queda en el Lloc P, i el Lloc A queda lliure per acceptar un altre aminoacil-ARNt i sempre vendrà l'ARNt que tingui l'anticodó complementari del codó. Sol haver-hi varis ribosomes llegint una cadena d'ARN. d) Finalització de les proteïnes: quan s'arriba a un codó mut (UAA, UAG o UGA), s'indica la finalització de la síntesi. Intervé energia del GTP i proteïnes que s'anomenen factors d'acabament. S'allibera la proteïna, els ARNt i es separen les subunitats ribosomals.e) Processament de les proteïnes: com es van formant aquestes cadenes, van adoptant la seva estructura secundària, terciària, de manera que al final poden ser proteïnes actives o bé necessiten unir-se a un coenzim o eliminar alguna aminoàcid, generalment s'elimina el primer.

3.4. Regulació de l'expressió genètica- Les cèl·lules sintetitzen les proteïnes quan les necessiten, no contínuament.- La quantitat de proteïnes depèn de la quantitat d'ARNm, és a dir, que la regulació serà important sobre la síntesi d'ARNm, o sigui, sobre la transcripció.

3.4.1. A procariotes: Model de l'operó i regulació per AMPC

- 1961 Premi Nobel a Jacob i Monod pel model de l'operó, que explica la regulació de l'expressió gènica a procariotes.OPERÓ: conjunt de gens estructurals i reguladors que codifiquen les proteïnes que intervenen en un determinat procés metabòlic.- Gens estructurals: gens que codifiquen proteïnes estructurals i enzimàtiques.- Gens reguladors: gens que codifiquen proteïnes que controlen els gens estructurals i que reben el nom de repressors.· El model estudiat es diu Operó LAC, format per un gen regulador + 3 gens estructurals. Cada un d'aquests gens porta la informació per sintetitzar cada un dels tres enzims que intervenen en el catabolisme de la lactosa. Entre el gens regulador i els gens estructurals hi ha una zona que es la zona promotor i una zona que es diu operador.

- Repressió enzimàtica: si en el medi de cultiu no hi ha lactosa i si disposa de glucosa, el gen regulador s'expressarà i es sintetitzarà la proteïna repressora, la qual es situarà a la zona operador impedint la unió de l'ARN-polimerasa i, per tant, bloquejant la transcripció.

- Inducció enzimàtica: hi ha lactosa en el medi de cultiu, per tant, el microorganisme necessitarà als enzims per catabolitzar la lactosa. El gen regulador també s'expressa, forma la proteïna repressora, però aquesta proteïna repressora s'uneix a la lactosa que actua com a molècula inductora, formant-se per tant el complex inductor-repressor. Això provoca un canvi de conformació en la proteïna repressora, es perd afinitat per l'operador, amb la qual cosa no s'hi unirà i l'ARN-polimerasa podrà unir-se a l'ADN i iniciar la transcripció dels tres gens estructurals.Una altra forma de regulació de l'expressió gènica, és mitjançant l'AMP cíclic. Per actuar l'AMP cíclic en necessita una altra que es diu proteïna activadora del catabòlit, les dues s'uneixen, unides tenen afinitat per la zona promotor de l'ADN, quan estan units a la zona promotor, també es pot unir a l'ARN-polimerasa que iniciarà la transcripció dels gens estructurals. Si no hi ha AMP cíclic, l'ARN-polimerasa no s'unirà a l'ADN i no es produirà la transcripció.

3.5. Mutacions- Alteració en el material genètic d'un individu, deguda a errors en la replicació, en els mecanismes de reparació o a un mal repartiment dels cromosomes a la meiosi. - Es produeixen a l'atzar.- Són font de variabilitat, sobre la qual ha actuat la selecció natural. És per això que permeten l'evolució de les espècies.- Segons les cèl·lules afectades tindrem:

- Mutacions somàtiques: aquella que afecta a una cèl·lula somàtica i, per tant, no serà heretable. No tenen massa importància a no ser que es transformin en cèl·lules canceroses.- Mutacions germinals: afecta a les cèl·lules germinals i, per tant, son heretables.

3.5.1. Mutacions gèniques- Canvis en la seqüència de nucleòtids dels gens, degudes a un error en la replicació de l'ADN, a lesions fortuïtes o a transposicions.- Tipus:

· SUBSTITUCIÓ: no es modifica l'ordre de lectura dels triplets. Generalment no són perjudicials.· ADDICIÓ I DELECIÓ: es modifica l'ordre de lectura. Són greus i són el 80% de les mutacions gèniques espontànies.

3.5.2. Mutacions cromosòmiques- Canvis en l'estructura dels cromosomes que afecten a la seqüència dels gens. Es produeixen en la divisió cel·lular, sobre tot, a la meiosi.· Delecions: quan es produeix alguna eliminació, pèrdua d'un fragment de cromosoma, per tant, en una deleció es modifica la quantitat d'ADN i implica pèrdua d'informació. (Ex. crit de gat)· Duplicacions: es repeteix un fragment cromosòmic, per tant, augmenta el material genètic. Aparició de gens i característiques noves. Tant una deleció com una duplicació es detecten perquè quan s'aparellen els cromosomes homòlegs es forma un bucle en aquell cromosoma que du la deleció o la duplicació.· Inversions: es produeix quan un fragment del cromosoma canvia de sentit. Si la inversió implica al centròmer (inversió pericèntrica); si no afecta al centròmer (inversió paracèntrica). Es detecten per la formació de llaços d'inversió.. Translocacions: canvi de posició d'un fragment d'un cromosoma a un altre cromosoma no homòleg. S'observen per la formació de creus.

3.5.3. Mutacions genòmiques - Canvis en el nombre de cromosomes. Són degudes a una separació errònia dels cromosomes durant la meiosi. També són degudes a fusions i fissions.

- Tipus:· ANEUPLOÏDIES: varia el nombre de cromosomes perquè es guanya o es perd algun cromosoma. Poden ser:

- Nul·lisomies: falta una parella completa de cromosomes homòlegs.- Monosomies: falta un cromosoma de una de les parelles.- Trisomies: hi ha una copia de més.

Degudes a unions entre cromosomes o fissions entre cromosomes i també per un mal repartiment de cromosomes durant la meiosi.· EUPLOÏDIES: varia el nombre de dotacions cromosòmiques. Poden ser:

- Haploïdia: nomes tenen un joc de cromosomes.- Poliploïdia: hi ha més de dos jocs cromosòmics. No es presenta en animals però si que es important en animals.

- Segons l'origen d'aquestes mutacions tindrem:· Mutacions naturals: es produeixen espontàniament. En l'espècie humana la taxa de mutació espontània, es d'un gen mutat per cada 50mil gens.. Mutacions induïdes: provocades per l'exposició a determinats agents físics o químics, que reben el nom d'agents mutàgens.

3.5.4. Agents mutàgens- Son els agents físics o químics que fan augmentar la freqüència de mutació en el agents. Aquestes radiacions afecten més a les cèl·lules que estan en divisió, més que a les que estan en interfase i es per això que en tractaments contra el càncer s'utilitzen radiacions per eliminar cèl·lules canceroses.

3.5.5. Conseqüències de les alteracions genètiques3.5.5.1. Mutacions i evolucióL'evolució és el procés de transformacions d'unes espècies en unes altres mitjançant una sèrie de variacions que s'han anat succeint, generació rere generació, al llarg de milions d'anys.Charles Darwin, junt amb Alfred Russell Wallace, van proposar un mecanisme que explicava l'evolució, la SELECCIÓ NATURAL.Segons Darwin i Wallace, l'evolució es produeix per tres factors:

Taxa de natalitat elevada : totes les espècies tenen un potencial reproductor molt alt. Produeixen més descendents dels que l'ecosistema pot suportar i no tots assoleixen l'edat adulta i, per tant, no arriben a reproduir-se.

Variabilitat de la descendència : entre els descendents d'una mateixa parella de progenitors es poden observar variacions morfològiques i aquestes característiques es poden transmetre als descendents.

Selecció natural : com que naixen més individus dels que poden sobreviure, i ja que els individus d'una espècie són diferents, s'estableix entre aquests una competència pels recursos, de manera que només els més aptes sobreviuen i transmeten les seues característiques de generació en generació. Per tant, la selecció natural comporta la supervivència dels organismes millor adaptats al medi, que són els que deixen més descendents.

3.5.5.2. Mutacions i càncer En l'organisme es poden donar processos de proliferació cel·lular incontrolada que donen origen a una massa de cèl·lules: TUMOR. Alguns d'aquests tumors poden generar un tumor maligne: CÀNCER.Les cèl·lules cancerígenes tenen diverses característiques que les diferencien de les normals:

Tenen una proliferació ràpida i incontrolada. Poden migrar a altres òrgans i teixits: METÀSTASI. Mostren canvis en l'estructura del citoesquelet, fet que pot alterar l'adhesió

cel·lular i la capacitat de moviment de la cèl·lula. Es redueix l'adhesió amb altres cèl·lules i amb la matriu extracel·lular. Sovint secreten enzims que els permeten envair els teixits veïns. Tenen unes proteïnes de membrana diferents, algunes amb funció

receptora d'hormones que indueixen la divisió cel·lular.

3.6. Genètica aplicada3.6.1. Projecte Genoma Humà- Neix amb l'objectiu d'identificar tots els gens i seqüenciar completament el genoma humà.- La seqüenciació és un primer pas.- S'ha de determinar on comença i on acaba cada gen, a quin locus i cromosoma està i, sobre tot, quin efecte té l'expressió de cadascun.- A partir del PGH neix una ciència que és la GENÒMICA, que s'ocupa de l'estudi dels genomes dels éssers vius. Algunes dades obtingudes són:

· El genoma humà conté només uns 20.000 - 25.000 gens. De tot l'ADN, només un 1,5% serien exons.· Les diferències amb altres espècies és menor del que s'esperava. se sap que el genoma del ximpanzé és igual a l'humà en més d'un 98,5%.

- Igualment, neix una altra ciència, que és la PROTEÒMICA, que estudia el conjunt de proteïnes d'un organisme.

· Beneficis del PGH:- Permetrà aplicar la teràpia gènica.- Es podrà saber si un individu és portador d'una malaltia genètica. I saber la possibilitat de que aquesta es manifesti.

· Problemes del PGH:- Problemes ètics relacionats amb la privacitat.- Interessos comercials derivats.

- Amb tota la informació a la mà, cadascú haurà d'establir la seva pròpia opinió. Però podem dir que el genoma humà és patrimoni universal, per tant és un bé públic, que ha de tenir l'accés lliure i gratuït.

3.6.2. Enginyeria genètica: aplicacions- L’enginyeria genètica és la tècnica que consisteix en la introducció de gens en el genoma d’un organisme mancat d’ells. És la tècnica de l’ADN recombinant.- La base d’aquesta tècnica són els enzims o endonucleases de restricció, els quals tallen l’ADN per llocs específics i així es poden separar els fragments que interessen. Són enzims propis de bacteris, amb la funció de tallar ADN vírics per tal de destruir-los quan els infecten a ells.

- Es dóna el nom d’ADN recombinant al que s’ha format quan s’ha introduït un segment d’ADN en un altre ADN.

Són els bacteris els organismes més utilitzats com a material d’estudi. Per què tenen avantatges?: Només tenen un cromosoma, així que els gens bacterians s’expressen sempre. De reproducció ràpida (una vegada cada 20 minuts) De reproducció asexual, per bipartició, així que tota la informació genètica passa a la descendència, no hi

ha la recombinació genètica de la reproducció sexual (la qual cosa suposaria un problema per assegurar que la descendència d’un organisme hereti el gen inoculat).

Els bacteris es guarden, traslladen i alimenten amb major comoditat que qualsevol altre organisme.

Quan es vol introduir un gen eucariòtic en un bacteri, s’ha d’utilitzar un altre enzim important en les tècniques de l’enginyeria genètica, i que és la transcriptasa inversa o retrotranscriptasa.

En els procariotes no hi ha maduració de l’ARNm, per tant, el fragment que s’introdueix al bacteri no pot ser d’ADN amb els exons i els introns que després s’han d’eliminar. S’agafa un fragment d’ARNm, a partir del qual i amb la transcriptasa inversa es produirà ADN, el qual s’inclourà en l’ADN bacterià.

Per tant, per dur a terme la transferència de material hereditari es desenvolupen els passos següents:

1. Reconeixement i aïllament del gen desitjat (incloent els fragments promotors i acabadors necessaris per a què es pugui transcriure)

2. Fragmentació de l’ADN bacterià per llocs específics amb l’ús dels enzims de restricció.3. Mitjançant un vector adequat (un vector és el mitjà biològic que s’utilitza per a introduir material

genètic en una cèl·lula), que pot ser un virus o un plasmidi, l’ADN del qual s’haurà tallat amb el mateix enzim de restricció, per a obtenir extrems complementaris o extrems cohesius (monocatenaris), es fa introduir el gen desitjat en el bacteri.

4. La cèl·lula viva incorpora el gen al seu patrimoni genètic.Com el microorganisme es reprodueix ràpidament, s’obté quantitat de substància suficient per a poder ser emprada amb fins terapèutics.

També existeixen mètodes per amplificar una determinada seqüència o fragments d’ADN. La més coneguda és la TÈCNICA DE LA REACCIÓ EN CADENA DE LA POLIMERASA O PCR. Es separen les cadenes de l’ADN, s’hi afegeixen seqüències encebadores o iniciadores, i es sotmeten a l’acció d’una ADN polimerasa resistent a altes temperatures (obtingut d’un bacteri d’aigües termals). Això és important perquè així no es desnaturalitza pel calor. L’efecte és la multiplicació exponencial, en un parell d’hores, del fragment desitjat, fins a milions de vegades. Qualsevol resta d’ADN pot ser així amplificat per a poder ser analitzat.

Actualment aquest procés es fa amb un termoregulador, que es programa per ajustar temps i temperatures en cada cicle.

Les aplicacions d’aquesta tècnica són. En enginyeria genètica, en medicina forense, en identificació de restes humanes...

APLICACIONS DE L’ENGINYERIA GENÈTICA MEDICINA:

Teràpia gènica: Insertar còpies correctes del gen defectuós. Permet el tractament de malalties de caràcter hereditari o relacionades amb alteracions genètiques.

Disseny de fàrmacs. Obtenció d’insulina, interferó, hormona del creixement, factor VIII de la coagulació, de vacunes, a partir

de gens clonats a microorganismes. Obtenció d’anticossos. Diagnòstic clínic: localitzar els gens de la malaltia. S’han localitzat gens responsables de la fibrosi quística,

d’alguna distròfia muscular, de l’Alzheimer i de l’aparició de tumors (oncògens). Transferència de gens humans a porcs, per aconseguir que els seus òrgans es puguin trasplantar.

AGRICULTURA I RAMADERIA:

Tècniques de millora genètica, amb la introducció d’un gen que doni a les cèl·lules una nova propietat (transgènics) i així aconseguir:

- Resistència a herbicides, a paràsits, al fred o a sequeres....- Enriquir la planta amb determinades proteïnes o olis.- Fixació del nitrogen atmosfèric a cereals.- Producció de fàrmacs.- Disminuir el contingut de colesterol i greixos en carn i ous.- Augmentar la producció de llet.- Estimular el creixement de peixos.- Millorar la qualitat de la llana i la pell.

INDÚSTRIA:

Producció d’antibiòtics, o de proteïnes d’interès alimentari. Obtenció de bacteris que degradin els residus industrials.

CIÈNCIA:

Utilització d’animals transgènics per conèixer la funció d’un gen i la regulació de la seva expressió.

PROTECCIÓ MEDIAMBIENTAL:

Creació de bacteris descontaminants (aplicació, per exemple, a les marees negres). Es combinen en un mateix bacteri enzims de diversos bacteris del sòl, originant una nova estirp.

MICROBIOLOGIA I BIOTECNOLOGIAMicrobiologia: estudi dels microorganismes, és a dir, dels ésser de dimensions microscòpiques, invisibles a l'ull humà i que són formes de vida molt simples.També s'estudien les formes acel·lulars. La majoria dels microorganismes són inofensius; molts beneficiosos i alguns nocius.

2. Tipus de microorganismes segons la seva organització PROCARIOTA: arqueobacteris i eubacteris EUCARIOTA: algues microscòpiques, protozous, fongs microscòpics

Aquestes són les formes que estudia la microbiologia, a més de les formes acel·lulars (virus, viroides i prions).

3. Formes acel·lulars3.1. Els virusPartícules microscòpiques d'estructura subcel·lular, sense citoplasma ni metabolisme propi, i amb una grandària no superior als 2500A.- Des del punt de vista genètic són éssers vius, ja que repliquen els seus àcids nucleics i controlen la síntesi de proteïnes específiques.- Des del punt de vista fisiològic no semblen éssers vius, ja que no tenen metabolisme propi, no transformen energia ni necessiten nutrients.

3.1.1. Característiques

- Grandària extraordinàriament petita.- Formes geomètriques, la qual cosa els aproxima a les característiques dels minerals.- Paràsits intracel·lulars obligats.

3.1.2. Estructura- Sempre tindran un àcid nucleic, una càpsula proteica o càpsida i un embolcall proteic.- L'envolta una embolcall que te les mateixes característiques que la membrana plasmàtica.- L'àcid nucleic podrà ser ADN o ARN; i pot ser monocatenari o bicatenari.- La càpsida està constituïda per subunitats proteiques que reben el nom de capsòmers. Protegeix l'àcid nucleic i reconeix els receptors de membrana de les cèl·lules a les quals parasitarà. Segons la forma tindrem tres tipus de virus:

Cilíndrics o helicoïdals : Esfèrics o icosaèdrics : presenten 20 cares triangulars. Complexos o bacteriòfags : parasitaran bacteris.

3.1.3. ClassificacióTIPUS AC. NUCLEIC CÀPSIDA EMBOLCALL EXEMPLESBacteriòfags ADN bicatenari,

també monocatenari o ARN monocatenari

Complexa Sense Myovirus, T-par

Virus vegetals ARN monocatenari (excepte reovirus)

Helicoïdal Sense Mosaic del tabac, tumors vegetals

Virus animals Totes les opcions

Icosaèdrica o helicoïdal

Freqüent Adenovirus, Ràbia, grip, Retrovirus

3.1.4. Cicle reproductiu- En la fase extracel·lular el virus és inactiu.- En la fase intracel·lular es manifesta el seu cicle reproductiu.- TIPUS DE CICLE REPRODUCTIU:

1. LÍTIC o virulent2. LISOGÈNIC, no virulent o d'infecció persistent

1ª FASE. ADSORCIÓ:Fixació molt específica (entre les proteïnes de la càpsida amb glicoproteïnes de la membrana). Aquesta especificitat s'ha aconseguit al llarg de l'evolució.

2ª FASE. PENETRACIÓ:- Bacteriòfags: enzims de la placa bassal rompen la membrana plasmàtica, s'injecta l'ADN víric.- Virus sense embolcall lipídic:

· Penetració directa· Penetració endocitosi

- Virus amb embolcall lipídic:· Directe· Per endocitosi

3ª FASE. ECLIPSI:

- Pareix que el virus desapareix, no hi ha senyals de la seva presència ni activitat.- El que hi ha és un DESENSEMBLATGE de les peces del virus, i l'àcid nucleic queda assimilat en les estructures cel·lulars.- La cèl·lula hoste pot atacar-lo amb els seus enzims. Penetració no sempre implica infecció.- Segons la durada de l'eclipsi, si el virió no és destruït, es parla de dos cicles infecciosos en un virus: CICLE LÍTIC, VIRULENT O NORMAL i CICLE LISOGÈNIC.

3.1.5. Els retrovirus. Estructura del VIH- Virus amb embolcall.- Virus d'ARN: el VIH té dues molècules iguals d'ARN monocatenari.- Enzims presents: transcriptasa inversa, integrasa i proteasa.- Exemples: VIH i virus causants d'alguna leucèmiaCICLE D'INFECCIÓ DEL VIH- El VIH infecta un tipus de limfòcit T i macròfags (glòbuls blancs), que tenen a la membrana la proteïna CD4. · Fase primerenca (període de latència, seropositius):

- Adsorció, penetració, integració.- En les primeres setmanes, el virus es multiplica activament,

provoca resposta immunitària, es formen els anticossos.- Desapareix de la sang i queda als ganglis limfàtics i a la melsa.

· Fase tardana (període simptomàtic, malalts de SIDA)- Transcripció i traducció de l'ADN víric.- Sortida per gemmació.- L'ensamblatge es completa dins l'embolcall.- La membrana del limfòcit es desintegra i la cèl·lula mor.- Símptomes: pèrdua de pes, febre, diarrea càncers relacionats.

TRACTAMENT: Es proven vacunes en voluntaris sans. Ara per ara és amb ANTIRRETROVIRALS, que inhibeixen els enzims del virus, i així disminueix la seva multiplicació.

3.1.6 Importància científica, sanitària i econòmicaCientífica:Són utilitzats en enginyeria genètica, com a vectors per introduir una informació genètica a un altre organismes (plasmidis, virus, retrotranscriptasa).Sanitària: Agents causants de malalties, per tant, son un punt d'estudi important. Econòmica: despesa econòmica que suposen per tal de buscar tècniques per compatir-los.- Quimioteràpia antiviral: recerca de substancies que puguin eliminar virus.- Vacunes: algunes malalties esta controlades gracies a les vacunes- Interferó: son proteïnes que sintetitza una cèl·lula que ha set infectada i que la protegirà contra altres virus. També s'ha utilitzat per combatre alguna leucèmia.

3.2. Altres formes acel·lulars: prions i viroides PRIÓ: Proteïna petita, amb capacitat infecciosa. Amb igual seqüència que la proteïna normal,

però amb l'estructura modificada, i que indueixen la transformació de proteïna normal a anòmala amb una reacció en cadena d'efecte dominó.- El nom genèric de les malalties causades per prions és el d'encefalopaties espongiformes.- En humans es coneix com la malaltia de Creutzfeld-Jacob.

VIROIDES: agents infecciosos més petits. Petits ARN monocatenaris circulars. Causants de malalties a vegetals. Indueixen mutacions a la cèl·lula.

4. Microorganismes en els cinc Regnes

Grans grups: Els grups d’éssers vius que inclouen organismes unicel·lulars són els següents:Regne Moneres : Bacteris i Cianobacteris (Cianofícees o algues verd-blaves)Regne Protoctists: Protozous i Algues unicel·lularsRegne Fongs: Llevats i Floridures

4.1. Moneres: característiques generalsBACTERIS: Constitueixen el primer escaló evolutiu. Són unicel·lulars procariotes. Són els microorganismes més estesos en la natura, capaços de colonitzar qualsevol ambient.Segons la seva font de nutrició tenim:

Bacteris heteròtrofs. Són la majoria. Utilitzen compostos orgànics sintetitzats per altres organismes, ja que ells no els poden sintetitzar. Se’n distingeixen els següents grups, segons com obtinguin aquests compostos orgànics:

- Sapròfits . Obtenen els compostos orgànics a partir de la matèria orgànica morta sobre la qual viuen, descomponent-la mitjançant fermentacions i putrefaccions. Aquests bacteris tenen gran importància ecològica, ja que permeten que es tanqui el cicle de la matèria. Resulten, per tant, beneficiosos a l’ésser humà.

- Comensals . Viuen en estreta relació amb altres organismes, sense causar danys ni aportar beneficis al seu hostejador. Per tant, d’ells diríem que són indiferents.

- Paràsits . Obtenen els compostos orgànics d’altres éssers vius sobre els que viuen i als quals produeixen alteracions més o menys greus. Aquests són els bacteris patògens causants de malalties. Són, per tant, perjudicials.

- Simbiòtics . Obtenen els compostos orgànics d’altres éssers vius amb els quals s’associen i als que proporcionen algun benefici. Exemple: els bacteris de la flora intestinal, bacteris fixadors de nitrogen. Són, per tant, beneficiosos.

Bacteris autòtrofs. Empren com a nutrients compostos inorgànics a partir dels quals fabriquen la matèria orgànica. Segons la font d’energia utilitzada, es distingeixen dos grups:

- Fotosintètics . No utilitzen aigua per a la fotosíntesi, sinó altres compostos ( SH2) i no produeixen oxigen. Tenen pigments que absorbeixen la llum infraroja, per tant poden realitzar la fotosíntesi sense pràcticament llum visible. Pertanyen a aquest grup els sulfobacteris verds i purpuris.

- Quimiosintètics . Utilitzen l’energia que desprenen certs compostos inorgànics del medi quan s’oxiden (quimiolitotròfics). Són els bacteris nitrificants, ferrobacteris..... I alguns bacteris que poden utilitzar directament el nitrogen atmosfèric (quimioorganotròfics).

Segons les necessitats d’oxigen, els bacteris es classifiquen en:

Aerobis, si necessiten l’oxigen atmosfèric.Anaerobis, si no necessiten l’oxigen atmosfèric. Aquests es classifiquen en:

Estrictes, si l’oxigen és un gas verinós per a ells; mai utilitzaran l’oxigen.

Facultatius, si utilitzen l’oxigen que hi és present, tot i que poden viure sense.

CIANOBACTERIS: Són microorganismes aquàtics que estan provistos de pigments, la qual cosa els dóna un color verd-blavós i , per l’altre, els permet captar la llum solar per a realitzar la fotosíntesi. Contribueixen a la fixació del nitrogen atmosfèric en els ecosistemes aquàtics. Associats amb fongs, formen part d’alguns tipus de líquens en els ecosistemes terrestres.

4.2. Protoctists: característiques generals

Les algues unicel·lulars són autòtrofes fotosintètiques; viuen en el medi aquàtic o en llocs humits. Algunes algues unicel·lulars poden establir simbiosis amb fongs, donant lloc a líquens; o amb animals (esponges o celenteris). A més dels pigments que faciliten la captació de llum per a la fotosíntesi, poden presentar altres pigments, que els donen coloracions específiques.

Es classifiquen en funció d’aquests pigments i de les substàncies de reserva que acumulen:- Euglenofícies: algues verdes flagel·lades.- Pirrofícies: Color bru-groguenc, amb dos flagels.- Crisofícies: Color bru o bru-groguenc; amb una closca silícea amb dues valves; inclou les diatomees.- Clorofícies: Algues verdes. Part fonamental del plàncton de les aigües dolces.- Xantofícies: Algues verd-groguenques.

Suporten condicions molt extremes: sobre la neu, a aigües termals (90º) Són importants com a formadores de fitoplàncton

Els protozous són heteròtrofs i presenten característiques típicament animals, com la captura i digestió d’aliments. Hi ha protozous paràsits, causants de malalties, com la disenteria (ameba) , el paludisme o malària, la leichmaniosi, etc. Altres són inofensius.- Els protozous es poden classificar segons el tipus de locomoció:Amebes: pseudòpodes, emprats per al seu desplaçament i per a la captura d’aliments. Es poden trobar a basses d’aigua, i s’enquisten quan les condicions són desfavorables. Algunes espècies viuen a l’intestí sense fer cap mal. I altres provoquen la disenteria. Un grup de protozous ameboides és el dels foraminífers , que tenen una closca calcària, perforada per molts d’orificis per on surten els pseudòpodes. En morir, les closques cauen al fons del mar formant les sorres de foraminífers, que formaran roques sedimentàries. - Flagel·lats: freqüents els patògens.- Ciliats: generalment aquàtics de vida lliure i poques espècies paràsites.- Esporozous: paràsits obligats, formadors d’espores. Inclou l’agent causant del paludisme. Els adults no tenen estructures locomotores.

4.3. Fongs: característiques generals Els fongs són organismes heteròtrofs sapròfits (descomponedors de matèria orgànica), que

desenvolupen un important paper com a descomponedors en els ecosistemes terrestres. Hi ha fongs poden ser paràsits d’animals o de plantes.

Les floridures presenten un cos vegetatiu format per uns filaments cel·lulars anomenats hifes, que formen xarxes. Suporten condicions ambientals extremes. - Exemples: Rhizopus (del pa); Penicillium.Els llevats són unicel·lulars i es reprodueixen per gemmació. A més de ser emprats en processos fermentatius, també poden ser paràsits.

5. Els microorganismes en els cicles biogeoquímicsUn cicle biogeoquímic representa el pas de matèria des d’uns sistemes terrestres a altres (litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera), produint-se unes transformacions, en les quals moltes vegades, hi intervenen microorganismes.

Els microorganismes són responsables de moltes transformacions que, després, poden ser utilitzades industrialment en processos d’obtenció de recursos i en la correcció de problemes.Com es podria contestar una pregunta com la següent?Indica quin és el paper que fan els microorganismes en els ecosistemes posant-ne exemples concrets.El paper fonamental dels microorganismes en els ecosistemes es pot resumir, en un principi, en dos: productor i descomponedor.

En el primer cas, els bacteris, les algues unicel·lulars i els cianobacteris són els que realitzen la fotosíntesi, és a dir, utilitzen compostos simples presents al medi (diòxid de carboni, nitrats, sulfats, fosfats) i els transformen en

molècules orgàniques complexes, que després podran utilitzar els organismes consumidors. Aquesta funció és particularment important en el medi aquàtic, ja que la major part d ela fotosíntesi que té lloc sobre la Terra és a càrrec del fitoplancton.Hi ha que destacar el paper de determinats bacteris quimiosintètics (Azotobacter, Clostridium, Rhizobium) que capten el nitrogen atmosfèric i l’oxiden a amoníac, que els nitrificants transformaran en nitrats. Els nitrats ja podran ser captats pels fotosintetitzadors. A la vegada els desnitrificants del gènere Pseudomonas, en anaerobiosi, retornen el nitrogen a l’atmosfera a partir dels nitrats.

En el paper de descomponedors, quan tots els organismes moren passen per un procés pel qual la matèria retorna al medi en forma inorgànica per poder tornar a ser emprada a la forma anterior. Aquí tenim el paper destacat dels bacteris sapròfits i dels fongs. Una menció especial s’ha de fer en la forma de retornar els nitrats i els sulfats al medi, ja que intervenen diferents tipus de microorganismes. En el cas del cicle del nitrogen, els bacteris descomponedors tornen el nitrogen al medi en forma d’amoníac, NH3. Després seran els nitrificants Nitrosomonas i Nitrobacter els responsables de la seva transformació en nitrats.En el cas del cicle del sofre, és el bacteri del gènere Thiobacillus (bacteri del sofre, quimiolitotròfic) el que transforma el H2S mitjançant oxidació en sofre i després en sulfats.

6. Utilització dels microorganismes: la BIOTECNOLOGIAConjunt de processos industrials que utilitza els microorganismes, o cèl·lules d’animals o vegetals, per a obtenir determinats productes.

- Els inicis de la biotecnologia es poden trobar fa 8000 anys, quan els sumeris i babilonis ja empraven els processos de la fermentació en la fabricació de cervesa; fa 6000 anys, els egipcis empraven les fermentacions en l’obtenció del pa i del vi. També s’empra des d’antic la transformació de la llet en formatge, iogurt i quefir. I també la fermentació del vi en vinagre es coneix des d’antic.

- Els microorganismes han proporcionat aliments i begudes als humans, des de fa més de 8000 anys, sense que se’n conegués l’existència. Al segle XVII, Leeuwenhoek, amb l’ús d’un microscopi simple va observar microbis en restes de menjar. En el segle XIX, al 1876, Louis Pasteur va estudiar les fermentacions, i les va relacionar amb els microorganismes. El 1928, Alexander Fleming va descobrir la penicil·lina, començant, així, l’era dels antibiòtics.

- L’expansió de la biotecnologia s’ha produït en les darrers dècades a partir del desenvolupament de l’enginyeria genètica.

6.1. Objectius de la biotecnologiaEls objectius de la biotecnologia els podem centrar en l’obtenció de productes industrials que

produeixen els microorganismes. Aquests productes es poden agrupar en quatre categories:

1. Productes del seu metabolisme primari : Són substàncies imprescindibles per a la cèl·lula microbiana. Són: aminoàcids, àcids orgànics, nucleòtids i vitamines.

2. Productes del seu metabolisme secundari : Són substàncies no imprescindibles ni per al metabolisme energètic ni per al desenvolupament del microorganisme. Els més importants són els antibiòtics.

3. Macromolècules sintetitzades : Les principals macromolècules obtingudes a partir de microorganismes són els enzims, que tenen gran demanda en la indústria química i alimentària. Destaquen les amilases, en la industria panificadora i cervesera); les proteases (en detergents) i la renina (en la indústria del formatge, ja que coagula la llet)

4. Els propis microorganismes : Els llevats s’han emprat durant milers d’anys per a la fabricació del pa i de begudes alcohòliques. En l’actualitat, s’empren en forma d’extractes, per a l’alimentació humana i animal, degut a la seva riquesa en proteïnes i vitamines del grup B.

6.2. Camp d'actuació de la biotecnologiaPer tant, donat que aquesta és la finalitat de la biotecnologia, els seus camps d’actuació són molt amplis i variats:

AGRICULTURA: Obtenció de transgènics: existeix la possibilitat de modificar genèticament els bacteris fixadors de nitrogen, per a que es puguin associar amb les gramínies (cereals), i així les plantes serien més independents de l’adob químic. Es poden obtenir plantes resistents a herbicides, o plantes que produeixin insecticides de manera natural.FARMÀCIA: Els antibiòtics són metabòlits secundaris produïts per molt microorganismes. El primer en ser descobert va ser la penicil·lina, eficaç contra bacteris gram +; més tard es descobrí l’estreptomicina, que també era efectiva contra gram - .Les tècniques de l’ADN recombinant emprades en enginyeria genètica han permès produir gran quantitat de substàncies com l’hormona del creixement , per tractar osteoporosi.Crems, ferides, fractures d’ossos; insulina, així és exactament igual que la humana, ha estat la primera proteïna manipulada genèticament donada a persones; interferó, per tractar hepatitis B i C, leucèmies, sarcoma de Kaposi...; cortisona, hormones per anticonceptius, vaccí contra l’hepatitis B (per obtenir vaccins antivírics s’introdueix en bacteris els gens per fabricar proteïnes víriques).

SANITAT: La biotecnologia enfocada a la Medicina s’enfoca principalment a:- Teràpia gènica . Es considera la quarta revolució de la Medicina. Consisteix en inserir la còpia sana

d’un gen i que aquesta substitueixi al gen defectuós. Es pot fer de dues maneres: una és inserir la còpia sana del gen, el qual no és necessari que s’incorpori al cromosoma sinó que s’expressi la proteïna corresponent. L’altra estratègia és introduir un gen especialment dissenyat per que doni una nova propietat a les cèl·lules. Les formes d’introduir el gen poden ser: ex vivo, traient les cèl·lules; in situ, introduint portadors directament en el teixit; in vivo, introduint vectors a la sang que arribin a les cèl·lules diana.

- Diagnòstic i teràpia de malalties congènites . Són fàcils de detectar les mutacions genètiques que afecten a grans alteracions, com deleccions. Una malaltia greu és la distròfia muscular de Duchene, deguda a una delecció en el cromosoma X, i que, per tant, es manifesta en els homes.

- Obtenció de noves vacunes . La vacunació ha estat un dels grans èxits de la medicina humana i veterinària. Gràcies a ells ha quedat eradicada la verola, per exemple. La tendència actual és utilitzar subunitats amb poder immunològic, i la tècnica passa per: identificar l’antigen, clonar aquest gen i transferir-lo mitjançant les tècniques de l’ADN recombinant a organismes que puguin fabricar-lo en gran quantitat.

Obtenció d’anticossos monoclonals. Es tracta d’obtenir híbrids de limfòcits amb cèl·lules canceroses, que reben el nom d’hibridomes. Així cada tipus de limfòcit fabrica un sol tipus d’anticòs indefinidament.

7. Patogeneitat microbiana7.1. Els microorganismes i l'alteració dels aliments. Conservació dels aliments.Els microorganismes que es troben en els aliments es deuen a bacteris i floridures del medi ambient, o al desenvolupament de colònies que ja estan presents a l’aliment. De tota manera, en condicions normals, si els aliments estan frescos i ben conservats, els microorganismes es troben en quantitats molt petites, que resulten innòcues.

- Les infeccions alimentàries les origina el consum d’aliments contaminats amb bacteris.

- Les intoxicacions alimentàries apareixen per la ingestió d’aliments contaminats amb toxines.

- Parlem de toxoinfeccions quan l’aliment, a més d’estar contaminat amb bacteris, també conté toxines.

- Les toxines són substàncies tòxiques que fabrica el microorganisme. Pot tractar-se d’exotoxines o d’endotoxines.

- Les exotoxines són molt tòxiques, són proteïnes, per tant, s’alteren amb la calor, provoquen síntesi d’anticossos (antitoxines) i les produeixen tant bacteris Gram + com Gram -. Alguns exemples els tenim dins del gènere Clostridium, com a responsables del botulisme (també d’aquest gènere és el bacteri causant del tètanus).

- Les endotoxines tenen una toxicitat baixa, es tracta de lipopolisacàrids, no s’alteren amb la calor, són produïdes per bacteris Gram -. Com a exemples tenim l’Escherichia coli, enterobacteri causant de gastroenteritis, i la Salmonela, causant de la salmonel·losi.

7.2. Flora normal. Paràsits i patògens.El fetus humà sa no té població microbiana fins el moment del naixement. En el moment del part, adquireix en la seva superfície, traga o inhala un gran nombre de microorganismes, que llavors s’incrementarà a partir de les persones o l’ambient pròxim al recent nat.

Els microorganismes es multipliquen i competeixen amb altres colonitzadors. Poques hores després de néixer, l'infant està a punt d’aconseguir una sèrie de poblacions microbianes fixes, que s’assemblen a les que té l’adult. És la flora normal, formada per associació comensal o simbiòtica amb l’ésser humà.

Els paràsits viuen dins o sobre la superfície d’altres organismes vius, als quals causen alteracions més o menys greus. La majoria són microorganismes, però també existeixen formes acel·lulars, a part dels virus, que parasiten cèl·lules, com per exemple, provirus, viroides, prions.

Un patogen és un paràsit que causa una malaltia a l’hoste, hi ha bacteris patògens, els virus són patògens, hi ha protozous patògens.. I també poden ser patògenes certes formes acel·lulars: prions i viroides.

Aquests termes es refereixen a les relacions hoste-paràsit, i no només a les propietats del microorganisme. Un mateix microorganisme pot comportar-se de manera diferent en hostes diferents, o inclòs en el mateix hoste en moments diferents.

7.3. Malalties infeccioses- Una infecció és el creixement dels microorganismes en els teixits de l’hoste. Hi ha infeccions que no arriben a produir malaltia (infeccions silencioses), però habitualment cursen amb inflamació i altre símptomes.

- Una malaltia infecciosa és una malaltia causada per microorganismes. És la principal causa de mort als països no desenvolupats.

- La patogeneitat és la capacitat del microorganisme per produir malaltia, i es deu a la proliferació dels microorganismes i a l’alliberament de toxines. Les poblacions de microbis que causen malaltia es consideren virulentes, front a les innòcues o no virulentes.

- La virulència es medeix pel nombre de microorganismes necessaris per provocar la malaltia, això depèn del tipus de microorganisme i dels mecanismes de resistència de l’hoste. L’edat de l’hoste, el sexe i les defenses influeixen en la patogeneitat del paràsit. Per exemple, els diabètics, amb els trastorns metabòlics que pateixen són més susceptibles a infeccions. Els microorganismes que aprofiten una baixada en les defenses de l’hoste, es diuen oportunistes (pensem en les malalties associades a la sida).

7.3.1. Com es produeix una infecció microbiana- En primer lloc, s’ha de produir el contacte microorganisme-hoste, per la qual cosa existeix especificitat d’hoste i de teixits. L’entrada es pot produir per ferides, o a través de les mucoses corporals (respiratòries, gastrointestinals, urogenitals).

- En segon lloc, es produeix la reproducció del microorganisme. Es dóna una resposta immunitària, i si no són vençuts, es manifesta la malaltia. El període de temps que transcorre des de la invasió fins a la manifestació de la malaltia és el període d’incubació.

- A partir d’aquest individu es pot disseminar el microbi patogen. És el reservori d’infecció, que, per tant, es defineix com l’organisme, o el lloc, a partir del qual passa el patogen per originar la infecció. Altres reservoris són els animals, l’aigua, el sòl,....

- El vector és l’espècie que transmet el patogen a l’hoste. Per exemple: el bacil de la pesta té com a vector a les puces, i com a reservori, a les rates i altres rosegadors infectats; el protozou Plasmodium causant de la malària té com a vector el mosquit Anopheles, i com a reservori als propis humans. En el cas de la transmissió del virus de la ràbia, coincideixen el que són els vectors i els reservoris, ja que en un i altre cas són els cans i les rates pinyades.

7.3.2. Formes de transmissió de malalties1. Per contacte: extern (pell, roba, utensilis); transmissió sexual (MTS o venèries); sang.

Es el cas de malalties com la tinya, la sífilis, la sida....2. Per l’aire: a través de la pols, o de gotes de saliva a partir de la tos, esternuts o parlant). Es el cas de malalties com: constipats, grip, tuberculosi, varicel·la, rosa, galteres.3. Per l’aigua contaminada i els aliments ,mal conservats o poc cuinats, que poden contenir les toxines i no els microorganismes. Exemple : salmonel·losi, còlera, botulisme, disenteria, toxoplasmosi....4. Per artròpodes (polls, paparres, puces, mosquits i mosques). Actuen com a vectors que transmeten el patogen. L’especificitat de l’agent transmissor és l’origen de que moltes d’aquestes malalties siguin endèmiques. Exemple: malaltia de la son (per picada de la mosca tsé-tsé), malària (picada de mosquit), pesta (picada de puça), febre groga (picada de mosquit), leismaniosi (picada de mosca del gènere Phlebotomus), turalèmia (picada de paparra).5. Zoonosis: Són infeccions animals transmissibles a persones. Generalment són malalties ocupacionals que afecten a individus que estan en contacte amb animals o les seves deixalles. Exemples: ràbia, toxoplasmosi (protozou a femta d’animals), malaltia de les vaques boges (prions).

7.3.3. EpidemiologiaÉs la ciència que estudia les epidèmies, endèmies i pandèmies.- Les malalties endèmiques són malalties, generalment infeccioses, la presència de les quals és constant a zones determinades de la Terra. Per exemple, la malària o paludisme. Aquesta malaltia es deu a l’esporozou Plasmodium, i causa més de un milió de morts

anuals. El cicle vital és complex i es caracteritza, perquè, per una banda, l’organisme viu en dos éssers diferents, com són el mosquit (concretament la femella del gènere Anopheles) i l’ésser humà; i per altra banda, en ambdós el paràsit utilitza diferents teixits per el seu desenvolupament.- Altres exemples de malalties endèmiques són: el còlera i la lepra (Índia); malaltia de la son (Àfrica equatorial).- Quan el nombre de casos excedeix clarament a la freqüència esperada, es parla d’epidèmia. I si aquesta supera les fronteres nacionals parlem de pandèmia.- Les epidèmies es produeixen en rompre's l’equilibri paràsit-hoste. El contacte entre persones, la higiene ambiental i personal, el clima, són factors que influeixen en la propagació d’una epidèmia. Hi ha epidèmies estacionals relacionades amb factors climatològics. A l’estiu predominen les infeccions a través de l’aigua, intoxicacions alimentàries, i les que es transmeten per artròpodes, mentre que a l’hivern són freqüents les infeccions respiratòries. A la primavera, xarampió, tos ferina, meningitis; i a la tardor, infeccions faríngies, diftèria..- Grans epidèmies de la història han estat la pesta, la febre groga, la verola, el còlera, la sida. En països en vies de desenvolupament, la tuberculosis o la sida es comporten com a pandèmies. A l’Edat Mitjana, la pesta va ser una pandèmia.

7.3.4. Mesures de control- Evitar contactes.- Immunitzacions actives o passives.- Administració d’antibiòtics.- Agents antimicrobians físics.- Agents antimicrobians químics.