Notes Exhaustives de Biologia per a 2n de Batxillerat

BIOMOLÈCULES: GLÚCIDS, LÍPIDS, PROTEÏNES I ÀCIDS NUCLEICS

• Concepte de Glúcids:

  • Són biomolècules orgàniques formades principalment per carboni ($C$), hidrogen ($H$) i oxigen ($O$), en una proporció general de $C_n H_{2n} O_n$. També se'ls anomena hidrats de carboni o sucres.

  • Químicament són cadenes hidrocarbonades que contenen grups polihidroxialdehids o polihidroxicetones.

  • Tenen un grup carbonil ($=O$), que pot ser aldehid (a l'extrem) o cetona (a l'interior), i diversos grups hidroxil ($-OH$).

• Classificació dels Monosacàrids:

  • Són els glúcids més senzills, formats per una sola cadena. Tenen gust dolç, són sòlids cristal·lins, blancs i hidrosolubles.

  • Trioses: 3 carbonis ($C_3 H_6 O_3$). Exemples: Gliceraldehid (aldotriosa) i Dihidroxiacetona (cetotriosa). Intervenen en la degradació de la glucosa.

  • Tetroses: 4 carbonis. Exemples: Eritrosa i Treosa (aldotetroses) i Eritrulosa (cetotetrosa).

  • Pentoses: 5 carbonis. D-ribosa (forma part de l'ARN), D-2-desoxiribosa (forma part de l'ADN) i D-ribulosa (intervé en la fotosíntesi). Solen ciclar-se en estructures pentagonals anomenades furanoses.

  • Hexoses: 6 carbonis. Glucosa (font d'energia principal, $1g/L$ en sang), Fructosa i Galactosa. Solen formar hexàgons (piranoses) o pentàgons (furanoses).

• Isomeria i Propietats Químiques:

  • Carboni asimètric: Carboni unit a quatre grups diferents. Genera isòmers $D$ (hidroxil a la dreta) i $L$ (hidroxil a l'esquerra). Els enantiomorfs són imatges especulars.

  • Activitat òptica: Capacitat de desviar la llum polaritzada a la dreta (dextrogirs, $+$) o esquerra (levogirs, $-$).

  • Capacitat reductora: Els monosacàrids redueixen el reactiu de Fehling (passa de blau a vermell) gràcies al grup carbonil.

• Disacàrids i Polisacàrids:

  • Disacàrids: Unió de dos monosacàrids per enllaç O-glicosídic amb pèrdua d'una molècula d'aigua ($H_2O$). Poden ser monocarbonílics (mantenen poder reductor) o dicarbonílics (no reductors).

  • Polisacàrids: Unió de molts monosacàrids. No són dolços ni cristal·lins.

  • Homopolisacàrids: Un sol tipus de monosacàrid. Midó (reserva vegetal), Glicogen (reserva animal), Cel·lulosa (estructural vegetal), Quitina (estructural en insectes/fongs).

  • Heteropolisacàrids: Més d'un tipus. Pectina, Agar, Goma aràbiga.

• Lípids: Conceptes i Àcids Grassos:

  • Substàncies heterogènies insolubles en aigua i solubles en dissolvents orgànics apolars.

  • Àcids grassos: Cadenes alifàtiques lineals amb un grup carboxil ($COOH$).

  • Saturats: Només enllaços simples (ex: àcid palmític, àcid esteàric). Sòlids a temperatura ambient.

  • Insaturats: Tenen dobles enllaços que provoquen "colzes" en la cadena. Líquids a temperatura ambient.

  • Esterificació: Reacció d'àcid gras + alcohol per formar un èster i aigua.

  • Saponificació: Reacció d'àcid gras + base forta per formar sabó (molècules amfipàtiques amb part hidròfila i hidròfoba).

• Classificació de Lípids:

  • Saponificables (Èsters):

  • Acilglicèrids: Triglicèrids (unió de glicerina i 3 àcids grassos). Reserva energètica ($9.4 kcal/g$).

  • Cèrids: Cera. Impermeabilitzants.

  • Fosfolípids: Glicerina + 2 àcids grassos + àcid fosfòric + aminoalcohol. Conformen la bicapa lipídica de les membranes cel·lulars.

  • Insaponificables (Sense àcids grassos):

  • Terpens: Isoprenoides (vitamines A, E, K, carotenoides).

  • Esteroides: Deriven de l'esterà. Inclouen el colesterol (estabilitza membranes) i hormones sexuals (testosterona, progesterona).

  • Prostaglandines: Deriven de l'àcid prostanoic. Intervenen en el dolor, febre i pressió sanguínia.

• Proteïnes:

  • Formades per aminoàcids (20 tipus primaris, 8 essencials per humans). Tenen caràcter amfòter (actuen com àcid o base).

  • Estructures:

  • Primària: Seqüència d'aminoàcids.

  • Secundària: $\alpha$-hèlix o $\beta$-làmina (plegament per ponts d'hidrogen).

  • Terciària: Estructura globular estable (enllaços disulfur).

  • Quaternària: Unió de diverses cadenes (protòmers).

  • Funcions: Enzimàtica (biocatalitzadors), estructural (col·lagen, queratina), defensa (immunoglobulines), transport (hemoglobina).

• Àcids Nucleics:

  • Nucleòtids units per enllaços fosfodièster. Bases: Adenina ($A$), Guanina ($G$), Citosina ($C$), Timina ($T$) o Uracil ($U$).

  • Funció: Portadors de la informació genètica.

METABOLISME CEL·LULAR: ENZIMS I RUTES ENERGÈTIQUES

• Conceptes Fonamentals:

  • Metabolisme: Conjunt de reaccions químiques coordinades per enzims.

  • Catabolisme: Degradació oxidativa de molècules complexes per obtenir energia ($ATP$).

  • Anabolisme: Síntesi reductora de molècules complexes consumint energia.

  • ATP (Adenosina Trifosfat): Molècula energètica. Emmagatzema $7.3 kcal/mol$ per cada enllaç èster-fosfòric.

• Enzimologia:

  • Els enzims disminueixen l'energia d'activació d'una reacció.

  • Centre actiu: Regió on s'uneix el substrat seguint models de clau-pany o acoblament induït.

  • Inhibidors: Poden ser irreversibles (verins) o reversibles (competitius, que lluiten pel centre actiu; o no competitius).

• Catabolisme dels Glúcids (Respiració Aeròbica):

  • Glicòlisi: Té lloc al citosol. Transforma la glucosa en 2 piruvats. Balanç: $2 ATP$ i $2 NADH$.

  • Cicle de Krebs: Ocorre a la matriu mitocondrial. El piruvat es converteix en Acetil-CoA. S'allibera $CO_2$ i es generen coenzims reduïts ($NADH, FADH_2$) i $1 GTP$.

  • Cadena de transport d'electrons i Quimioòsmosi: A la membrana interna del mitocondri. El pas de protons per les ATP-sintetases genera el gruix de l'energia. Balanç final d'una glucosa: fins a $38 ATP$.

• Fermentació (Anaeròbica):

  • L'acceptor final és un compost orgànic. Baix rendiment energètic ($2 ATP$).

  • Alcohòlica: Piruvat $\rightarrow$ Etanol + $CO_2$ (llevats).

  • Làctica: Piruvat $\rightarrow$ Àcid làctic (músculs en sobreesforç, bacteris de la llet).

• Anabolisme Autòtrof:

  • Fotosíntesi: Conversió d'energia lluminosa en química.

  • Fase Lluminosa: Als tilacoides. Fotòlisi de l'aigua, alliberament de $O_2$ i síntesi de $ATP$ i $NADPH$.

  • Fase Fosca (Cicle de Calvin): A l'estroma. Fixació del $CO_2$ mitjançant l'enzim Rubisco per formar matèria orgànica.

  • Quimiosíntesi: Obtenció d'energia a partir de reaccions d'oxidació inorgànica (ex: bacteris del sofre o del nitrogen).

CICLE CEL·LULAR, REPLICACIÓ I SÍNTESI DE PROTEÏNES

• Fases del Cicle Cel·lular:

  • Interfase:

  • $G_1$: Creixement i síntesi de proteïnes.

  • $S$: Duplicació del DNA i dels centrosomes.

  • $G_2$: Preparació final per a la divisió.

  • Fase M: Mitosi (divisió del nucli) i Citocinesi (divisió del citoplasma).

• Mitosi vs. Meiosi:

  • Mitosi: Produeix 2 cèl·lules filles diploides ($2n$) idèntiques. Fases: Profase, Metafase, Anafase, Telofase.

  • Meiosi: Produeix 4 cèl·lules haploides ($n$) amb variabilitat genètica.

  • Profase I: Moment clau de la recombinació genètica (intercanvi de fragments entre cromàtides no germanes en el paquitè).

• Replicació del DNA:

  • Procés semiconservatiu i bidireccional en sentit $5' \rightarrow 3'$.

  • Enzims: Helicasa (obre la cadena), Primasa (sintetitza l'encebador d'ARN), DNA-polimerasa III (afegeix nucleòtids), DNA-ligasa (uneix fragments d'Okazaki de la cadena retardada).

• Expressió Genètica: Transcripció i Traducció:

  • Transcripció: Còpia de la informació del DNA a l'mRNA. En eucariotes inclou la maduració (eliminació d'introns i unió d'exons).

  • Codi Genètic: Universal, degenerat (diversos triplets per a un aminoàcid) i consecutiu. Codó d'inici: $AUG$. Codons STOP: $UAA, UAG, UGA$.

  • Traducció: Síntesi de proteïnes als ribosomes on intervenen els anticodons dels tRNA carregats amb aminoàcids.

• Mutacions:

  • Puntuals: Canvi en un sol nucleòtid (silencioses, canvi de sentit, sense sentit).

  • Cromosòmiques: Delecions, duplicacions, inversions, translocacions.

  • Genòmiques: Aneuploïdies (manca o excés d'un cromosoma, ex: Síndrome de Down, trisomia 21) o Poliploïdies.

GENÈTICA MENDELIANA I IMMUNOLOGIA

• Genètica de Mendel:

  • 1a Llei: Uniformitat de la primera generació híbrida.

  • 2a Llei: Segregació dels caràcters en la F2.

  • 3a Llei: Transmissió independent de caràcters (si els gens estan en cromosomes diferents).

  • Herència lligada al sexe: Caràcters situats en els segments diferencials dels cromosomes $X$ o $Y$ (ex: daltonisme, hemofília).

• Sistema Immunitari:

  • Immunitat Innata: Inespecífica i ràpida. Barreres físiques (pell), químiques (lisozim), cèl·lules assassines (NK) i resposta inflamatòria (histamina).

  • Immunitat Adquirida: Específica i amb memòria.

  • Limfòcits B: Produeixen anticossos (immunoglobulines). Resposta humoral.

  • Limfòcits T: Resposta cel·lular. Els $T_h$ (helper) coordinen la resposta i els $T_c$ (citotòxics) maten cèl·lules infectades o tumorals.

  • Anticossos: Proteïnes en forma de $Y$. Reaccionen mitjançant aglutinació, precipitació, neutralització o opsonització.

  • Trastorns: Autoimmunitat (l'organisme s'ataca a si mateix, ex: esclerosi múltiple), Al·lèrgia (hipersensibilitat mediada per la IgE i mastòcits), SIDA (causada pel VIH que destrueix els limfòcits $T_h/CD4+$).

MICROBIOLOGIA I BIOTECNOLOGIA

• Microorganismes:

  • Bacteris: Procariotes. Classificació de Gram: G+ (paret de mureïna gruixuda, color blau) i G- (paret fina amb membrana externa, color vermell).

  • Reproducció: Bipartició. Mecanismes de transferència horitzontal: Transformació (DNA lliure), Transducció (via virus bacteriòfag), Conjugació (via plasmidis/pili sexual).

  • Virus: Agents acel·lulars. Cicle lític (destrucció immediata) o lisogènic (el genoma es queda latent).

• Enginyeria Genètica i Biotecnologia:

  • Enzims de restricció: Tall d'ADN en punts específics.

  • PCR (Reacció en cadena de la polimerasa): Amplificació de milions de còpies d'un fragment de DNA.

  • Clonació: Ús de vectors (plasmidis, virus) per introduir gens en cèl·lules hoste.

  • CRISPR-Cas: Sistema originari de bacteris utilitzat per a l'edició genètica precisa de DNA.