UNIVERSIDAD DE ORIENTE UNIDAD DE ESTUDIOS BÁSICOS DPTO. DE CIENCIAS ÁREA DE BIOLOGÍA PROFA. BEATRIZ BERGAMO BIOLOGÍA II (003-1723) UNIDAD I. Introducción al estudio de la célula TEMA III. Composición III. Composición química de la célula. Componentes inorgánicos: agua y minerales. Componentes orgánicos. La materia viviente es fundamentalmente de naturaleza química. Las múltiples asociaciones moleculares forman estructuras mayores (gradualmente), que pueden ser vistas, medidas etc. La morfología es después de todo la prolongación de la organización química. De todos los elementos químicos conocidos, sólo algunos forman parte de la materia viviente. El C está en ella en forma abundante, estos suelen llamarse elementos bioquímicos. Algunos elem entos bioquímicos se suelen disponen en torno a C para construir sustancias mucho más complejas y menos estables. Esas sustancias son: los hidratos de carbono, las proteínas, los lípidos y los ácidos nucleicos (hay otras sust. complejas como las hormonas) también hay sustancias muy simples como el agua y algunas sustancias minerales. Esquema de la composición celular: Elementos químicos C H O N P S
Compuestos químicos Agua Sales Proteinas Lipidos Carbohidratos Ac.Nucléicos Vitaminas
Organelos
Célula
Mítocondrias Ribosomas Ap. de Golgi Lisosomas Centrosoma Peroxisomas, entre otros.
Fraccionamiento del protoplasma Agua 85% Materia seca 15% Materia orgánica 13% Materia mineral 2%
-
Estos porcentajes muestras las siguientes tres conclusiones: Alta proporción de agua. Alta proporción de compuestos del carbono. Baja proporción de compuestos minerales. Las Biomoléculas Biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos, vivos, estas se forman mediante la unión y combinación de los Bioelementos. Los seis elementos seis elementos químicos o bioelementos más abundantes en los seres vivos son primarios, son los el carbono, el carbono, hidrógeno, hidrógeno, oxígeno, oxígeno, nitrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre (C,H,O,N,P,S), estos son bioelementos primarios, indispensables para formar las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos); nucleicos); constituyen el secundarios S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl. Los encontramos 96% de la materia viva seca. Por su parte los Bioelementos secundarios S, formando parte de todos los seres vivos, y en una proporción del 4,5%. Las Biomoléculas se clasifican en: inorgánicas y orgánicas. Composición Inorgánica: Inorgánica: 1. Agua. Se Agua. Se encuentra en gran cantidad en todos los organismos. Puede hallarse en estado libre como en la sangre, linfa, savia, productos glandulares, etc. y también formando parte directa de la materia viva. Función: - Constituye el 50 a 99%. - Es el disolvente del protoplasma. - Vehículo de intercambios. - Interviene químicamente en reacciones. - Le da plasticidad a los tejidos. - Permite amortiguar la temperatura.
- Distribuye el calor uniformemente. - Absorbe calor cuando cambia de líquido a gaseoso. - Puede estar en estado libre o combinada químicamente. El agua presenta las siguientes propiedades físico-químicas: a) Acción disolvente. El agua es el líquido que más sustancias disuelve (disolvente universal), esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las moléculas polares del agua. La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones importantes para los seres vivos: es el medio en que transcurren las mayorías de las reacciones del metabolismo, y el aporte de nutrientes y la eliminación de desechos se realizan a través de sistemas de transporte acuosos. b) Fuerza de cohesión entre sus moléculas. Los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible. c) Elevada fuerza de adhesión. De nuevo los puentes de hidrógeno del agua son los responsables, al establecerse entre estos y otras moléculas polares, y es responsable, junto con la cohesión de la capilaridad, al cual se debe, en parte, la ascensión de la sabia bruta desde las raíces hasta las hojas. d) Gran calor específico. El agua absorbe grandes cantidades de calor que utiliza en romper los puentes de hidrógeno. Su temperatura desciende más lentamente que la de otros líquidos a medida que va liberando energía al enfriarse. Esta propiedad permite al citoplasma acuoso servir de protección para las moléculas orgánicas en los cambios bruscos de temperatura. e) Elevado calor de vaporización. A 20ºC se precisan 540 calorías para evaporar un gramo de agua, lo que da idea de la energía necesaria para romper los puentes de hidrógeno establecidos entre las moléculas del agua líquida y, posteriormente, para dotar a estas moléculas de la energía cinética suficiente para abandonar la fase líquida y pasar al estado de vapor. f) Elevada constante dieléctrica. Por tener moléculas dipolares, el agua es un gran medio disolvente de compuestos iónicos, como las sales minerales, y de compuestos covalentes polares como los glúcidos. g) Bajo grado de ionización. De cada 107 de moléculas de agua, sólo una se encuentra ionizada. Esto explica que la concentración de iones hidronio (H3O+) y de los iones hidroxilo (OH-) sea muy baja. Dado los bajos niveles de H3O+ y de OH-, si al agua se le añade un ácido o una base, aunque sea en poca cantidad, estos niveles varían bruscamente. El pH del agua es 7 y lo consideramos neutro. Valores mayores serán básicos o alcalinos y valores menores ácidos. inorgánicas. Se encuentran en forma de sales, y también ionizadas en el protoplasma y en el líquido 2. Sales inorgánicas. intercelular. Función: - Intervienen en la disolución de ciertas sustancias. - De ellas dependen las gradientes y los equilibrios osmóticos. - Regulan la acidez debido a que Intervienen en el equilibrio ácido/base. - Constituyen las formaciones esqueléticas. - Desempeñan una función nutritiva. - Pueden ser: cationes y aniones. Composición Orgánica: Orgánica: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Tienen C, H, O, N, y pequeñas cantidades de S, P, Fe, Ca, Mg, Cu, etc 1. Carbohidratos: Carbohidratos: también azúcares, glúcidos o sacáridos. Pueden ser: a) Monosacáridos u osas: osas: Son indivisibles. No pueden ser hidrolizados a moléculas más pequeñas. Solubles en agua. * Tipos: -Pentosas: Pentosas: Ribosa y Desoxirribosa (ADN, ARN) Hexosas: glucosa, fructosa y Galactosa (fuentes de energía) -Hexosas: Disacáridos: b) Disacáridos: Contiene dos unidades de monosacáridos.
Monosacárido + Monosacárido = Disacárido Glucosa + Glucosa = Maltosa o azúcar de malta Glucosa + Fructosa = Sacarosa o azúcar de caña Glucosa + Galactosa = Lactosa o azúcar de leche c) Polisacáridos: Suma de cientos o miles de Monosacáridos Celulosa: forma la pared celular de los vegetales * Celulosa: forma Glucógeno: polisacárido de reserva de animales * Glucógeno: polisacárido Almidón: polisacáridos de reserva de vegetales * Almidón: polisacáridos 2. Lípidos: Lípidos: Características Insolubles Son solubles en éter, - Con el agua forman una emulsión
en cloroformo,
benceno
y
Lípidos simples : Ácido orgánico + alcohol = éster -Glicéridos (grasas Glicéridos (grasas y aceites) -Céridos (ceras) Céridos (ceras) -Esteroides (vitamina Esteroides (vitamina D, ácidos biliares, hormonas esteroides y sexuales) Lípidos complejos o lipoides: Ésteres de ácidos grasos + alcohol + otras sustancias Estos pueden ser: Fosfolípidos, ser: Fosfolípidos, Glucolípidos y Carotenoídes Proteínas: 3. Proteínas: Secuencia de varios centenares de 20 clases de aminoácidos (AA) Aminácidos (AA): (AA): Compuestos que tienen C,H,O y N, N , además de otros elementos Niveles de organización proteínica: *Estructura primaria, primaria, es la secuencia lineal de AA. secundaria , es cuando la primaria se pliega sobre sí. *Estructura secundaria, Estructura terciaria, terciaria , cuando la secundaría se pliega sobre sí. * cuaternaria , interacción de dos o más polipéptidos. *Estructura cuaternaria, Clasificación de las proteínas: * Proteínas simples: simples: por hidrólisis, liberan únicamente AA conjugadas: por hidrólisis originan además de AA, ácidos no aminados (grupo * Proteínas conjugadas: prostético). Se clasifican en: -Nucleoproteínas: Nucleoproteínas: proteínas + ADN y ARN -Mucoproteínas y glicoproteínas: glicoproteínas : proteínas + carbohidratos -Fosfoproteínas: Fosfoproteínas: proteínas + fosfatos -Lipoproteínas: Lipoproteínas: proteínas + grasas -Metaloproteínas: Metaloproteínas: proteínas proteínas + iones metálicos metálicos Cromoproteínas: proteínas coloreadas + metal -Cromoproteínas: Funciones biológicas de las proteínas: proteínas : Enzimas: catalizadores de reacciones orgánicas * Enzimas: * Proteínas de reserva: reserva: almacenan energía transportadoras : como la hemoglobina y hemocianina * Proteínas transportadoras: * Proteínas contráctiles: contráctiles: contraerse y dilatarse
agua alcohol
* Hormonas: Hormonas: reguladoras de algún proceso * Proteínas estructurales: Proteínas estructurales: forman estructuras * Toxina: Toxina: producen enfermedades 4.
Ácidos nucleicos: Existen dos tipos de ácidos nucleicos: Ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN) Ambos ácidos están formados formados por la unión de nucleótidos. Cada nucleótido consta de: Una molécula de ácido fosfórico Azúcar (ribosa en el caso de ARN y desoxirribosa en el caso del ADN) Base nitrogenada Las bases nitrogenadas presentes en el ADN son: adenina, guanina, citosina y timina. Las bases nitrogenadas del ARN son: adenina, guanina, citosina y uracilo. Esta última es equivalente a la timina del ADN. A los ácidos nucleicos se les llama también macromoléculas informacionales, debido a que contienen la información biológica o hereditaria, es decir, la información de lo que la célula debe realizar. Esta información está contenida en forma lineal y viene determinada por el orden o secuencia de los nucleótidos.
1- Ácido Desoxirribonucleico (ADN) El ácido desoxirribonucleico es una molécula muy larga, ella almacena toda la información genética del individuo. Está compuesta por dos cadenas lineales en donde las bases nitrogenadas se unen específicamente con sus bases nitrogenadas complementarias. Es decir, la adenina se une siempre a la timina, la guanina a la citosina, y viceversa. Dicha unión se efectúa por medio de puentes de hidrógeno y hace que el ADN adopte una estructura de doble hélice. 2- Ácido Ribonucleico (ARN) Existen tres tipos: ARN mensajero ARN ribosomal ARN de transferencia
-
ARN mensajero. Se sintetiza en el núcleo celular; de allí pasa al citoplasma donde actúa como patrón para ordenar la
-
c élula; desempeña una función importante en la estructura y función biológica ARN ribosomal. Es el más abundante en la célula;
-
ARN de transferencia. Es una molécula relativamente pequeña; actúa como portador de aminoácidos específicos durante
secuencia de aminoácidos durante la síntesis de proteínas. Cada molécula de ARN mensajero contiene el código de una o varias proteínas. de los ribosomas. la síntesis de proteínas; esto es, cada aminoácido es transportado por un ARN de transferencia hasta los ribosomas, donde es agregado a la cadena de alguna proteína.
