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