Naturaleza de las Moléculas Biológicas: los componentes químicos de la célula
La masa de un organismo es agua. Si se evapora el agua, la mayor parte
del peso seco consta de moléculas que contienen átomos de carbono.
- Agua y Minerales
- Hidratos de Carbono
- Lípidos
- Proteínas
- Enzimas
- Ácidos Nucleicos
Los átomos de H. distribuidos asimetricamente hacen la molecula
polar
Las moléculas polarizadas se unen por puentes de hidrógeno. Estos son responsables de la cohesividad, alta tensión superficial, alto calor específico y calor de evaporación
Los moléculas se unen formando agrupaciones oscilantes
(A) Los puentes hidrógeno forman agrupaciones oscilantes.
(B) Por la agitación térmica las agrupaciones son de vida muy corta, se rompen para formar configuraciones mas aleatorias
Propiedades del agua
Propiedades del agua
Disposición espacial
Alto calor específico
Elevado calor latente de vaporización
Elevada cohesión y tensión superficial
Estabilidad térmica que transmite a los sistemas complejos de los que forma parte, tales como células y órganos de los seres vivos, contribuyendo a su regulación térmica .
Moléculas polarizadas unidas por puentes de hidrógeno.
Es un medio excepcional de reacción en el que las moléculas de otras sustancias pueden moverse, chocar entre sí y reaccionar químicamente.
Buena parte de la energía recibida por un sistema que contenga agua se emplea en su evaporación, y no se traduce en un aumento de la temperatura.
Componente mayoritario en la planta ( 80-90% del peso fresco en plantas herbáceas y más del 50% en las plantas u órganos leñosos).
Una planta necesita mucha más agua que un animal de peso comparable
La mayor parte del agua se retiene en su cuerpo y
continuamente se recicla.
Más del 90% del agua que entra por el sistema de raíces se desprende al aire en forma
de vapor de agua.
Transpiración
Función del Agua
Animal Vegetal
Función del Agua
Solvente
Un medio en el cual tienen lugar todas las reacciones bioquímicas
Mantiene la turgencia: Presión de turgencia
Permite la difusión y el flujo masivo de solutos
Función del Agua
Solvente
Medio para el movimiento de moléculas en y entre células
Afecta estructura de proteínas, polisacáridos,
ácidos nucleicos, y otros componentes celulares
Presión de Turgencia
Alargamiento celular
Intercambio gaseoso en las hojas de los vegetales
Transporte en el floema
Transporte en membranas
Rigidez y estabilidad mecánica (tejidos no lignificados)
Función del Agua
Potencial Hídrico
• Se puede definir como la capacidad de hacer trabajo: Indica la variación de energía libre.
• Se define como la variación del potencial químico del agua en una condición dada, respecto al potencial químico del agua pura (= 0)
• El en los seres vivos es siempre negativo o 0.
• El agua se mueve de mayor a menor potencial.
• Permite predecir como se moverá el agua.
Proceso en el cual el protoplasto de una célula vegetal se encoge debido a la pérdida de agua, formando un espacio entre la membrana plasmática y la pared celular
Plasmólisis
8 am 2 pm
Déficit Hídrico
Las vacuolas son unas estructuras llenas de fluido que contienen varias sustancias. Son considerados los lisososmas de las células vegetales. Generalmente, en las células animales, las vacuolas son pequeñas y
sirven para almacenar sustancias. En los organismos unicelulares, tienen diversas funciones
especializadas: digerir alimentos, bombear y retirar el exceso de agua o de materiales de desecho del interior de la célula (vacuolas contráctiles).
Las vacuolas constituyen un gran compartimiento celular
Son compartimentos celulares importantes para el crecimiento celular.
Almacenan numerosos compuestos.
En células meristemáticas como en las células embrionarias, pueden no estar presentes o son pequeñas.
A medida que la célula se aleja del meristema y comienza a recibir señales para alargarse, la vacuola se hace visible y muchas vacuolas se reúnen en un gran compartimiento.
La vacuola está separada del resto del citoplasma por una membrana simple llamada tonoplasto.
El tonoplasto es responsable de mantener la integridad de la vacuola y controlar lo que entra y sale de ella.
Durante muchos años se pensó que la vacuola contenía sólo agua y sales. Estudios realizados con el contenido vacuolar de alga unicelulares muy grandes y que poseen una inmensa vacuola como Nitella sp. y Volonia sp. demostraron que el contenido vacuolar era mucho más complejo.
Las vacuolas constituyen un gran compartimiento celular
Estos trabajos pioneros demostraron que las vacuolas contenían además moléculas orgánicas complejas entre las cuales es posible encontrar
Las vacuolas constituyen un gran compartimiento celular
• Azúcares
• Metabolitos secundarios
• Hormonas
• Proteínas hidrolíticas y de reserva.
Naturaleza de las moléculas Biológicas los componentes químicos de la célula
Cuando se descubrió esto se pensó que las moléculas que contienen carbono sólo estaban presentes en los organismos vivos y por lo tanto se
les denominó moléculas orgánicas, para distinguirlas de las moléculas inorgánicas observadas en el mundo inanimado. Conforme los químicos aprendieron a sintetizar más y más moléculas compuestas de carbono en el laboratorio, se perdió la mística relacionada con los compuestos
orgánicos. Los compuestos producidos por organismos vivientes se denominan bioquímicos.
La química de la vida se centra alrededor de la química del átomo de carbono. La cualidad esencial del carbono que le permite
desempeñar este papel es el increíble número de moléculas que puede formar.
El átomo de carbono posee cuatro electrones en su capa externa y por lo tanto puede enlazarse a otros cuatro átomos.
Cada átomo de carbono puede formar enlaces con otros carbonos y construir moléculas con esqueletos que contienen largas cadenas de átomos de carbono.
Los esqueletos de carbono pueden ser lineales, ramificados o cíclicos.
El colesterol, tiene una estructura con varios arreglos de átomos de carbono.
Naturaleza de las moléculas Biológicas: los componentes químicos de la célula
HidrocarburosPodemos entender la naturaleza de las moléculas biológicas
iniciando el estudio con el grupo más simple de moléculas orgánicas, los
hidrocarburos, que sólo contienen átomos de carbono y de hidrógeno.
La molécula de etano C2H6 es un hidrocarburo simple que
consta de dos átomos de carbono unidos entre sí y además tres átomos
de hidrógeno.
Los hidrocarburos no se encuentran en
cantidad significativa en la mayor parte de
las células vivas (aunque constituyen la masa
de los combustibles fósiles formados a partir
de los restos de plantas y animales antiguos).
Clasificación de las moléculasbiológicas según su función
Las moléculas orgánicas comúnmente observadas dentro de las células vivas se pueden dividir en
varias categorías, según su papel en el metabolismo.
1. Macromoléculas
2. Intermediarios metabólicos (metabolitos)
3. Moléculas con diversas funciones
Clasificación de las moléculasbiológicas según su función
1.Macromoléculas
Las moléculas que forman la estructura y ejecutan
las actividades de las células son moléculas
grandes, altamente organizadas, llamadas
macromoléculas, que en todos los casos contienen
docenas a millones de átomos de carbono. Debido a
su tamaño pueden ejecutar tareas complejas con
gran precisión y eficiencia.
Las macromoléculas se pueden dividir en cuatro categorías principales:
•Carbohidratos, • Lípidos,• Proteínas, • Nucleótidos y Ácidos
Nucleicos
Estas macromoléculas se construyen a partir de monómeros mediante un proceso que recuerda el acoplamiento de vagones de
ferrocarril.
Clasificación de las moléculasbiológicas según su función
La estructura básica y función de cada familia de macromoléculas es muy similar en todos los organismos, desde bacterias
hasta el ser humano.
Hay que observar con atención las secuencias específicas de los monómeros
que constituyen las diferentes macromoléculas para apreciar la diversidad entre los organismos.
Clasificación de las moléculasbiológicas según su función
2. Intermediarios metabólicos (metabolitos)
Los compuestos formados a lo largo de las vías metabólicas pueden generar
productos que no tienen por sí mismos una función y a los cuales se les
denomina intermediarios metabólicos.
Clasificación de las moléculasbiológicas según su función
3. Moléculas con diversas funciones
oVitaminas, cuya función primaria es la de coadyuvantes de proteínas. o Hormonas esferoides o aminoácidos.o Moléculas que participan en el almacenamiento de energía, como ATP.o Moléculas reguladoras como el AMP cíclico.o Productos de desperdicio metabólico como la urea.
Clasificación de las moléculasbiológicas según su función
Los azúcares se unen entre sí mediante enlaces glucosídicos y
se clasifican según el número de átomos de carbono que
presentan sus moléculas:
• Monosacacáridos
• Oligosacáridos
• Polisacáridos
Carbohidratos
Monosacacáridos:
Glúcidos simples
Tienen entre 3 – 7 átomos de carbono en sus moléculas
Fórmula general es (CH2O)n
Los azúcares con 3 átomos de carbono se denominan triosas;
los de 4 carbonos: tetrosas; los de 5 carbonos: pentosas; los
de 6: hexosas y los de 7: heptosas.
Carbohidratos
Carbohidratos
Tienen especial importancia biológica: RIBOSA y
la DESOXIRRIBOSA que forman parte de los
ácidos nucléicos (ARN y ADN).
Carbohidratos (Hexosas)
La GLUCOSA es la fuente de energía de
vegetales y animales. La GALACTOSA en la
leche de los mamíferos y la FRUCTOSA en
diversos frutos.
Oligosacáridos:
Glúcidos que resultan de la unión de 2 – 6 moléculas de
monosacáridos.
Los más importantes son los disacáridos: MALTOSA,
SACAROSA y LACTOSA.
SACAROSA (Glucosa y Fructosa): se extrae del tallo de la caña
de azúcar y de la raíz de la remolacha azucarera.
LACTOSA (Glucosa y Galactosa): azúcar de la leche.
MALTOSA (Glucosa y Glucosa): azúcar de malta (semillas de
cebada)
Carbohidratos
Los disacáridos a menudo se usan en las plantas para almacenar energía por corto tiempo, los más comunes en la naturaleza
son: Sacarosa, Maltosa y Lactosa.
Moléculas de disacáridos en las que se resaltan los enlaces glucosídicos alfa y beta.
Carbohidratos (Disacáridos)
Polisacáridos:
Glúcidos que resultan de la unión de un número elevado de
monosacáridos, constituyendo polímeros.
Macromoléculas de estructura compleja muy difundidos en la
naturaleza.
NO son solubles en agua.
Carecen de sabor dulce.
Pueden desempeñar funciones de reserva: ALMIDÓN (vegetales) –
GLUCÓGENO (animales) – CELULOSA (tallos) – QUITINA
(artrópodos).
Carbohidratos
En animales, el azúcar se almacena principalmente como
glucógeno, un polisacárido ramificado que constituye
una fuente de energía rápidamente disponible.
En las plantas, las reservas de glucosa se almacenan
como almidón, una mezcla de anulosa no ramificada y
amilopectina ramificada.
Carbohidratos
Polisacárido Constituyente del Almidón y el Glucógeno.
Conformado por unidades de glucosa en enlace alfa 1-4.
Carbohidratos
Polisacárido ramificado: Amilopectina Constituyente del
Almidón y el Glucógeno.
Carbohidratos
CarbohidratosFunciones de Importancia Biológica:
Energéticas: La Glucosa es el combustible fundamental de los seres vivos.
Reserva: Almidón (tallos subterráneos y semillas). Glucógeno (músculos e hígado). El exceso
puede transformarse en grasa o proteínas.
Estructurales o de Sostén: Celulosa (exclusivo en plantas).
Quitina (artrópodos: insectos, arácnidos, crustáceos, etc.).
Es un polímero estructural no
ramificado del aminoazúcar N-acetil
glucosamina, unido por enlaces
glucosídicos ß (1--›4) que es parte del
exoesqueleto de artrópodos y de las
paredes celulares de muchos hongos.
Carbohidratos
Celulosa