PRESENTACIÓN MEDICINA ADN

Del átomo a la célula

Vamos a comenzar un viaje en el que iremos desde las partículas más pequeñas hasta las unidades que componen el cuerpo humano: las células

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Índice

1. El átomo

2. La energía

4. Macromoléculas

3. La ionización

5. La célula

1. El átomo y su estructura

A continuación veremos qué es el átomo y cuáles son sus partículas

El átomo

Parte más pequeña de una sustancia que no se puede descomponer químicamente.

• Cada átomo tiene un núcleo (centro) compuesto de protones (partículas positivas) y neutrones (partículas sin carga).
• Los electrones (partículas negativas) se mueven alrededor del núcleo.
• Hay el mismo número de protones que de neutrones

Equilibrio y capa de valencia

• Los átomos buscan estar en un estado de equilibrio que se logra cuando su capa de valencia, es decir, la capa más externa de electrones, está completa. Este estado se conoce como la "regla del octeto" para muchos elementos. La capa de valencia es la capa más externa de electrones en un átomo. Los electrones en esta capa son los que participan en las reacciones químicas.
• ¿Cómo alcanzan el equilibrio?
• 1. Ganando electrones: Por ejemplo, el cloro (Cl) tiene 7 electrones en su capa de valencia y necesita ganar uno para completar su octeto.
• 2. Perdiendo electrones: Por ejemplo, el sodio (Na) tiene 1 electrón en su capa de valencia y lo pierde para lograr una capa de valencia completa con ocho electrones en el nivel anterior.
• 3. Compartiendo electrones: Este tipo de enlace se llama enlace covalente. Por ejemplo, en una molécula de agua (H₂O), el oxígeno comparte electrones con dos átomos de hidrógeno para completar su octeto.

El átomo en la realidad

Lo mismo que el gato de Schrödinger

• En el modelo del átomo según la física cuántica, los electrones no orbitan alrededor del núcleo como planetas alrededor del sol, como se pensaba en el modelo de Bohr. Más bien, se describen por nubes de probabilidad llamadas orbitales. Estas nubes indican la probabilidad de encontrar un electrón en una ubicación específica alrededor del núcleo.
• La posición exacta de un electrón es incierta hasta que se mide. Además, los electrones tienen propiedades de partícula y onda simultáneamente, lo que se conoce como dualidad onda-partícula.
• La física cuántica también revela que los electrones solo pueden tener ciertos niveles discretos de energía, lo que lleva a la idea de que solo pueden ocupar ciertos "niveles de energía" o "capas" alrededor del núcleo. Este modelo, basado en la teoría cuántica, es fundamental para entender el comportamiento de los átomos.

2. La energía

¿Qué es la energía?

La energía

Qué es y su relación con el átomo

• Los electrones en un átomo se mantienen en un nivel de energía particular debido a un equilibrio entre su energía cinética, que es la energía asociada a su movimiento alrededor del núcleo, y la energía potencial debida a la atracción electrostática entre el electrón y el núcleo.
• Cuando un electrón orbita alrededor del núcleo, su energía cinética (debida a su movimiento) es contrarrestada por la energía potencial (debida a la atracción hacia el núcleo). Este equilibrio mantiene al electrón en una órbita estable alrededor del núcleo. Si la energía cinética del electrón aumenta demasiado, se alejará más del núcleo, mientras que si disminuye, se acercará más al núcleo. En última instancia, este equilibrio entre la energía cinética y la energía potencial determina en qué nivel de energía específico se encuentra el electrón en un átomo.

La energía

Qué es y su relación con el átomo

¿Cuál de estos electrones presenta mayor energía?

La radiación

Qué es

• La radiación es la emisión, propagación y transferencia de energía en cualquier medio en forma de ondas electromagnéticas o partículas.

Info

Info

3. La ionización

Cómo la energía puede afectar a la materia

La ionización

Qué es y su relación con el átomo

• La ionización es el proceso en el cual la radiación ionizante, como los rayos X o los rayos gamma, desprende electrones de átomos de materia, creando iones cargados positiva o negativamente.

¿Ocurre con todas las radiaciones?

¿Qué le ocurre al átomo?

La ionización

Cómo afecta a las moléculas

• Sin embargo, los átomos no suelen hallarse solos. Sino que se encuentran unidos entre sí formando moléculas.
• Pero ¿qué pasa si el átomo que se ioniza pertenece a una molécula?
• ¿Será importante el tipo de molécula al que afecte?

Respuesta

¿Que pasa si afecta al ADN?

¿Qué pasa si afecta a un lípido?

4. Estructuración de la materia

Macromoléculas

Las moléculas y las macromoléculas

Moléculas: Son estructuras formadas por la unión de dos o más átomos.

- Macromoléculas: Son grandes estructuras formadas por la unión de muchas moléculas más pequeñas llamadas monómeros. - Diferencia con moléculas: Las macromoléculas son mucho más grandes y complejas que las moléculas simples.

Tipos de macromoléculas

Proteínas

Ácidos nucleicos

Lípidos

Carbohidratos

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5. La célula

La organización de las macromoléculas

Orgánulos

Las macromoléculas se asocian formando orgánulos

Cada orgánulo tendrá funciones diferentes. Estos se asociarán formando una célula

El núcleo

El que dirige el funcionamiento de la célula

Estructura:Rodeado por una envoltura nuclear: un conjunto de dos bicapas lipídicas con canales proteicos (poros nucleares) con un espacio perinuclear entre ellas.El interior del núcleo está lleno de nucleoplasma (de composición similar al citoplasma).Funciones:

• Transcripción (ADN - A ARN) y regulación transcripcional
• Modificación post-transcripcional del ARN
• Transporte del ARN al citoplasma a través de los poros nucleares
• Replicación del ADN
• Protección del ADN contra las enzimas y los productos metabólicos de la célula

Estructura

Ejercicio

El ARN mensajero

El que transmite las órdenes

El ARN mensajero (ARNm) tiene la función de transcribir la información genética del ADN en el núcleo, transportar esta información al citoplasma y actuar como plantilla para la síntesis de proteínas en los ribosomas. Durante la transcripción, se crea una copia complementaria de una secuencia de ADN en forma de ARNm. Luego, el ARNm se traslada al citoplasma, donde los ribosomas "leen" su secuencia de codones para ensamblar aminoácidos en el orden correcto, formando así proteínas esenciales para las funciones celulares.

¿Cómo funciona?

Ejercicio

Los ribosomas

Constructores de proteínas

Estructura:

• Consisten en subunidades ribosómicas pequeñas y grandes:
• Procariotas: 30S y 50S
• Eucariotas: 40S y 60S

• Cada subunidad está formada por ARN ribosómico y proteínas.
• Presente en el citosol, como parte del retículo endoplásmico rugoso, y en las mitocondrias

Función:

• Traducción del ARN y síntesis de proteínas
• Plegado de proteínas

¿Cómo funciona?

Ejercicio

Retículo endoplasmático rugoso

Un compendio de ribosomas

• Síntesis y plegado de proteínas
• Empaquetar las secreciones celulares
• Producción de proteínas secretoras para la excreción celular
• Síntesis de proteínas integrales de membrana que pasan a formar parte de la membrana plasmática
• Ejemplos:

• El retículo endoplásmico rugoso en las neuronas son cuerpos de Nissl: sintetizan neurotransmisores peptídicos para su secreción
• El retículo endoplásmico rugoso en el intestino delgado: células caliciformes que secretan moco, células plasmáticas que secretan anticuerpos

Aparato de Golgi

El servicio de mensajería

• El aparato de Golgi es un orgánulo celular cuya principal tarea es recibir proteínas, modificarlas, empaquetarlas y enviarlas al lugar donde hayan de cumplir su función en cada caso, ya sean hormonas, factores de crecimiento o proteínas de membrana, entre otros.
• Este empaquetamiento se realiza en forma de vacuolas

¿Cómo funciona?

Mitocondrias

Generadoras de energía

Funciones:

• Producción de ATP: La función principal es generar energía en forma de ATP mediante la fosforilación oxidativa.
• Regulación del ciclo celular y crecimiento: Las mitocondrias juegan un papel en la señalización celular, regulando respuestas como el crecimiento celular.
• Mantenimiento del calcio celular: Almacenamiento y liberación de iones de calcio, esenciales para múltiples procesos celulares.

Estructura

Datos curiosos

Lisosomas

Los limpiadores

Encargados de la digestión y eliminación de sustancias no deseadas.Pequeñas bolsas llenas de enzimas digestivas que pueden descomponer proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos.

• Cuando una parte de la célula se daña o ya no es necesaria, es engullida por los lisosomas, que liberan sus enzimas para descomponerla y reciclar sus componentes.
• Pueden fusionarse con vesículas que contienen bacterias invasoras, destruyéndolas con sus enzimas.

Video fagocitosis

El citoesqueleto y el citoplasma

Los organizadores

Citoesqueleto:

• Red de filamentos y tubos en el citoplasma.
• Proporciona soporte estructural y forma a la célula.
• Facilita el movimiento celular y el transporte interno.
• Compuesto por microtúbulos, filamentos intermedios y filamentos de actina.
• Implicado en la división celular.
• Esencial para mantener la integridad celular.

Citoplasma:

• Material gelatinoso entre el núcleo y la membrana plasmática.
• Contiene orgánulos celulares y solutos disueltos.
• Lugar de muchas reacciones metabólicas.
• Proporciona un ambiente controlado para las operaciones celulares.
• Compuesto principalmente por agua, sales y proteínas.
• Esencial para la función y supervivencia celular.

Membrana plasmática

La protectora y la relaciones públicas

• Barrera selectiva que rodea y protege a la célula.
• Controla la entrada y salida de sustancias.
• Compuesta principalmente por una bicapa lipídica con proteínas insertadas.
• Responsable de la comunicación y reconocimiento celular.
• Las moléculas lipídicas proporcionan fluidez y flexibilidad.
• Las proteínas facilitan la transferencia de señales o sustancias.
• Esencial para mantener el equilibrio interno de la célula.

Prueba de los dioses

Los dioses te quieren poner a prueba para saber si has prestado atención a su historia.

Adelante

Lípidos

Composición: Aunque no están formados por monómeros repetitivos como las otras macromoléculas, los lípidos se agrupan en categorías como grasas, fosfolípidos y esteroides. Funciones

• Almacenamiento de energía: Las grasas almacenan grandes cantidades de energía.
• Estructural: Los fosfolípidos forman la bicapa lipídica de las membranas celulares.
• Regulación: Los esteroides actúan como hormonas y mensajeros químicos (por ejemplo, el colesterol es un componente esencial de las membranas celulares y precursor de hormonas esteroides).

Iones: catión y anión

La ionización es el proceso en el cual la radiación ionizante, como los rayos X o los rayos gamma, desprende electrones de átomos de materia, creando iones cargados positiva o negativamente.

El anión es el átomo que ha ganado un electrón (negativo), volviéndose así más negativo

El catión es el átomo que ha perdido un electrón (negativo), volviéndose así más positivo

Radiación electromagnética

La radiación electromagnética es una forma de energía que se propaga a través del espacio en forma de ondas electromagnéticas. Esto incluye un amplio rango de fenómenos, desde ondas de radio y microondas hasta luz visible, rayos X y rayos gamma. Lo interesante es que esta energía puede actuar de dos maneras diferentes: 1. Como una onda: Cuando pensamos en la luz, las ondas de radio o las microondas, las vemos como ondas que se propagan por el espacio y pueden rebotar, doblarse o ser absorbidas, como las ondas en el agua. 2. Como partículas: A veces, en lugar de actuar como una ola, esta energía se comporta como si estuviera hecha de pequeñas partículas llamadas fotones. Estas partículas pueden "golpear" cosas, como cuando la luz golpea una superficie y hace que algo brille.

Carbohidratos

Composición: Están formados por monómeros llamados monosacáridos (como la glucosa). Pueden formar estructuras más complejas como disacáridos (dos monosacáridos) y polisacáridos (muchos monosacáridos). Funciones:

• Energética: Proveen energía a las células (por ejemplo, glucosa).
• Almacenamiento de energía: Almacenan energía en forma de glicógeno en animales y almidón en plantas.
• Estructural: Forman estructuras celulares como la celulosa en las paredes celulares de las plantas

Tipos de radiaciones

Las radiaciones ionizantes son aquellas que tienen suficiente energía para desprender electrones de los átomos, creando iones. Ejemplos incluyen los rayos X, los rayos gamma y algunas partículas subatómicas.

Las radiaciones no ionizantes no tienen suficiente energía para desprender electrones de los átomos. Ejemplos comunes son las ondas de radio, las microondas, la luz visible y las ondas de radiofrecuencia.

Ácidos nucleicos

Composición: Están formados por monómeros llamados nucleótidos. Cada nucleótido consiste en una base nitrogenada, un azúcar de cinco carbonos y un grupo fosfato. Tipos:

• ADN (Ácido Desoxirribonucleico): Almacena la información genética que dirige el desarrollo y funcionamiento de los organismos vivos.
• ARN (Ácido Ribonucleico): Involucrado en la síntesis de proteínas y en la transmisión de la información genética del ADN.

Funciones:

• Almacenamiento y transmisión de información genética: El ADN contiene las instrucciones genéticas para el desarrollo y funcionamiento de los organismos.
• Síntesis de proteínas: El ARN traduce la información del ADN en proteínas

Aprende el idioma

1. ¿Qué codifica?
2. ¿Cuál es su función?
3. ¿Qué produce su mutación?

Misión de traducción

La radiación por partículas

Se refiere a la emisión de partículas subatómicas por núcleos atómicos inestables durante procesos de desintegración nuclear. Las partículas más comunes son:

Beta

Alpha

Neutrones

La energía transportada por estas partículas se transmite principalmente a través de colisiones con los átomos de la materia que atraviesan.

Datos curiosos

• ADN mitocondrial: A diferencia de otros orgánulos, la mitocondria tiene su propio ADN y puede replicarse independientemente de la célula.
• Origen simbiótico: Se cree que las mitocondrias eran bacterias independientes que fueron absorbidas por células primitivas, lo que llevó a una relación simbiótica beneficiosa.
• Herencia materna: El ADN mitocondrial se hereda casi exclusivamente de la madre, y se utiliza en pruebas genéticas y estudios de evolución.

Las proteínas

Composición: Las proteínas están formadas por monómeros llamados aminoácidos. Hay 20 tipos diferentes de aminoácidos que se combinan en distintas secuencias para formar proteínas. Funciones:

• Estructural: Forman parte de la estructura de células y tejidos (por ejemplo, colágeno en la piel y queratina en el cabello).
• Enzimática: Actúan como enzimas, catalizando reacciones bioquímicas esenciales.
• Transporte: Transportan moléculas a través de las membranas celulares (por ejemplo, hemoglobina transporta oxígeno en la sangre).
• Defensa: Participan en el sistema inmunológico (por ejemplo, anticuerpos).

Estructura

• Membrana externa: Actúa como barrera protectora, manteniendo la integridad de la mitocondria, aunque contiene porinas, las cuales permiten el paso de moléculas pequeñas, pero bloquean las más grandes, asegurando la selección de lo que entra y sale.

• Membrana interna: Altamente plegada en estructuras llamadas crestas, lo que aumenta la superficie para las reacciones químicas.
• Matriz: Espacio interior lleno de enzimas que facilitan las reacciones que producen ATP. Además, contiene el ADN mitocondrial y ribosomas.
• Espacio intermembranal: El espacio entre las membranas interna y externa, importante en la cadena de transporte de electrones.