UNIDAD 1.- MODELOS CELULARES
1.2 Componentes Químicos de la Célula
El protoplasma está constituido por un conjunto de iones, moléculas y partículas de diversos tamaños que se organizan para formar numerosos sistemas estructurales y funcionales. Estos forman pequeñas unidades que, por medio de la combinación, integran sistemas más complejos (orgánulos celulares) hasta constituir la unidad de la vida, es decir la célula. De los elementos químicos que existen en la naturaleza, 20 de ellos son esenciales para la estructuración y funcionamiento de la célula.
Los elementos químicos que forman parte de la materia viva reciben el nombre de elementos biogenésicos. La mayoría de los elementos biogenésicos se combinan entre sí, formando compuestos, que pueden ser desde pequeñas moléculas hasta grandes partículas o macromoléculas.
Estos compuestos se clasifican en inorgánicos, cuya estructura carece de ligaduras de carbono-hidrogeno, y orgánicos, caracterizados por poseer dichas ligaduras.
(Haga clic en la imagen para ampliar)Componentes Inorgánicos
Su característica principal es que los átomos, al unirse, transfieren electrones de unos a otros, por lo que a este tipo de unión se le llama enlace iónico. Se consideran tres tipos de compuestos inorgánicos: agua, gases y sales minerales.
El agua (H2O)
El agua es básica para la vida, en las células el agua está alrededor y formando su contenido interno. Ocupa un 65% del total de la materia.
Los átomos de hidrogeno y de oxigeno se disponen en el espacio formando un ángulo de 105 grados, cuyo vértice es el oxigeno.
La carga del oxigeno es negativa (-) y la del hidrogeno positiva (+), de esta forma se transforma en un dipolo, una molécula con doble carga eléctrica. Esto le confiere la capacidad de disolver otras moléculas polares o con carga.
Gran parte de las reacciones químicas que tienen lugar en el organismo se efectúan en solución.Las funciones del agua en los seres vivos:
Su característica principal es que los átomos, al unirse, transfieren electrones de unos a otros, por lo que a este tipo de unión se le llama enlace iónico. Se consideran tres tipos de compuestos inorgánicos: agua, gases y sales minerales.
El agua (H2O)
El agua es básica para la vida, en las células el agua está alrededor y formando su contenido interno. Ocupa un 65% del total de la materia.
Los átomos de hidrogeno y de oxigeno se disponen en el espacio formando un ángulo de 105 grados, cuyo vértice es el oxigeno.
La carga del oxigeno es negativa (-) y la del hidrogeno positiva (+), de esta forma se transforma en un dipolo, una molécula con doble carga eléctrica. Esto le confiere la capacidad de disolver otras moléculas polares o con carga.
Gran parte de las reacciones químicas que tienen lugar en el organismo se efectúan en solución.Las funciones del agua en los seres vivos:
(Haga clic en la imagen para ampliar)* Es el medio de disolución universal de las biomoléculas.
* Es el medio de transporte de las biomoléculas.
* Es el medio en que se producen las reacciones bioquímicas.
* Da forma a las células, manteniendo su presión interior.
* Regula la temperatura.
* Amortigua los golpes y las presiones (amortiguador mecánico).
* Es el medio en que se producen las reacciones bioquímicas.
* Da forma a las células, manteniendo su presión interior.
* Regula la temperatura.
* Amortigua los golpes y las presiones (amortiguador mecánico).
Los electrolitos.
Son sustancias que se descomponen o disocian en solución con el agua para formar partículas cargadas o iones.
Los iones con carga negativa se llaman aniones y los de carga positiva cationes.
Destacan dos tipos:
- Los ácidos son moléculas capaces de liberar iones de hidrogeno (H+) cuando están
en solución. Una solución rica en iones H+ es una solución ácida.
- Las bases o compuestos alcalinos son electrolitos que cuando se disocian liberan iones negativos.
Las moléculas de agua se disocian de forma reversible produciendo iones hidrogeniones (H) e iones hidroxilos (OH).
El pH sirve para medir la concentración de hidrogeniones, indica el grado de acidez o alcalinidad de una solución, se mide en una escala que va del 0 al14, el término medio es 7 cantidades iguales de (H+) y (OH-).
Contra más hidrogeniones más ácida es y disminuye el pH. El pH de la sangre es de 7,4, el jugo del estomago es de1'5 y la orina es de 5,5 a 6.
La homeostasia de pH sanguíneo se produce gracias a las sustancias denominadas tampones que lo regulan.
Son sustancias que se descomponen o disocian en solución con el agua para formar partículas cargadas o iones.
Los iones con carga negativa se llaman aniones y los de carga positiva cationes.
Destacan dos tipos:
- Los ácidos son moléculas capaces de liberar iones de hidrogeno (H+) cuando están
en solución. Una solución rica en iones H+ es una solución ácida.
- Las bases o compuestos alcalinos son electrolitos que cuando se disocian liberan iones negativos.
Las moléculas de agua se disocian de forma reversible produciendo iones hidrogeniones (H) e iones hidroxilos (OH).
El pH sirve para medir la concentración de hidrogeniones, indica el grado de acidez o alcalinidad de una solución, se mide en una escala que va del 0 al14, el término medio es 7 cantidades iguales de (H+) y (OH-).
Contra más hidrogeniones más ácida es y disminuye el pH. El pH de la sangre es de 7,4, el jugo del estomago es de1'5 y la orina es de 5,5 a 6.
La homeostasia de pH sanguíneo se produce gracias a las sustancias denominadas tampones que lo regulan.
GASES
Los principales gases que se encuentran en el protoplasma son el oxigeno molecular (O2) y el dióxido de carbono (CO2). Ambos se disuelven dentro de las células e intervienen directamente en sus procesos respiratorios; además el CO2 es uno de los elementos esenciales para la fotosíntesis de las células verdes.
Los principales gases que se encuentran en el protoplasma son el oxigeno molecular (O2) y el dióxido de carbono (CO2). Ambos se disuelven dentro de las células e intervienen directamente en sus procesos respiratorios; además el CO2 es uno de los elementos esenciales para la fotosíntesis de las células verdes.
SALES MINERALES
Son compuestos neutros que se producen como resultado de la reacción de un acido con una base. Los ácidos son sustancias que al disolverse en agua liberan iones H+. Existen ácidos fuertes que al disociarse liberan gran numero de iones H+, mientras que los ácidos débiles liberan pocos iones de H+.
Las bases son sustancias que al disolverse en agua producen iones hidróxido (OH-).
Cuando las soluciones acidas y básicas se mezclan, se neutralizan, produciendo agua y compuestos inorgánicos conocidos como sales minerales.
Son compuestos neutros que se producen como resultado de la reacción de un acido con una base. Los ácidos son sustancias que al disolverse en agua liberan iones H+. Existen ácidos fuertes que al disociarse liberan gran numero de iones H+, mientras que los ácidos débiles liberan pocos iones de H+.
Las bases son sustancias que al disolverse en agua producen iones hidróxido (OH-).
Cuando las soluciones acidas y básicas se mezclan, se neutralizan, produciendo agua y compuestos inorgánicos conocidos como sales minerales.
COMPUESTOS ORGANICOS
Los compuestos orgánicos suelen definirse como moléculas que tienen sus átomos de carbono (C) unidos entre sí o con (H) o (O), o ambos a la vez.
El átomo de carbono puede unirse con otros cuatro átomos para formar moléculas.
El tipo de enlaces que forma el carbono, al compartir sus electrones con otros átomos se llama covalente.
Los compuestos orgánicos suelen definirse como moléculas que tienen sus átomos de carbono (C) unidos entre sí o con (H) o (O), o ambos a la vez.
El átomo de carbono puede unirse con otros cuatro átomos para formar moléculas.
El tipo de enlaces que forma el carbono, al compartir sus electrones con otros átomos se llama covalente.
Carbohidratos
También reciben el nombre de glúcidos y son los productos primarios elaborados durante la fotosíntesis. Almacenan energía química en sus ligaduras C-H, y la liberan durante los procesos respiratorios intracelulares. Se reconocen tres tipos de carbohidratos:
Monosacáridos:
Simples: cadenas de átomos de C con varios grupos –OH y un grupo =O.
Derivados: Monosacáridos modificados.
Oligosacáridos: Formados por la unión de 2, 3 o 4 moléculas de monosacáridos. Su Fórmula genérica C12 H22 O11.
Polisacáridos:
Simples (Homopolisacáridos): Unión de numerosas moléculas de monosacáridos simples.
Complejos (Heteropolisacáridos): Unión de moléculas de monosacáridos derivados (de varios tipos).
Lípidos
Son los principios inmediatos constituidos siempre por (C), (H) y en menor cantidad por (O), también puede aparecer en su estructura el fósforo (P) y el nitrógeno (N).
Son hidrófobos (insolubles en el agua y en disolventes polares), pero son solubles en disolventes orgánicos apolares como la acetona, el éter, el benceno, la gasolina, etc.
Dentro de la categoría de lípidos pueden incluirse las grasas neutras, los fosfolípidos, esteroides y otros compuestos.
Los ácidos grasos
Son moléculas fundamentales en la composición de los lípidos.
Están constituidos por una cadena hidrocarbonada con un número par de carbonos.
El último carbono forma un grupo ácido (-COOH).
Son moléculas fundamentales en la composición de los lípidos.
Están constituidos por una cadena hidrocarbonada con un número par de carbonos.
El último carbono forma un grupo ácido (-COOH).
Proteínas
Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El nombre proteína proviene de la palabra griega πρώτα ("prota"), que significa "lo primero" o del dios Proteo, por la cantidad de formas que pueden tomar.
Las proteínas desempeñan un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoléculas más versátiles y más diversas. Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que destacan:
estructural (colágeno y queratina),
reguladora (insulina y hormona del crecimiento),
transportadora (hemoglobina),
defensiva (anticuerpos),
enzimática,
contráctil (actina y miosina).
Las proteínas de todo ser vivo están determinadas mayoritariamente por su genética (con excepción de algunos péptidos antimicrobianos de síntesis no ribosomal), es decir, la información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula, un tejido y un organismo.
Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifican. Por lo tanto, son susceptibles a señales o factores externos. El conjunto de las proteínas expresadas en una circunstancia determinada es denominado proteoma.
Proteínas simples: aquellas que al hidrolizarse únicamente producen aminoácidos, ya que están constituidas solo por C, H, O y N.
Proteínas Complejas o conjugadas: Las que por hidrólisis liberan, además de aminoácidos, otros componentes, ya sean orgánicos o inorgánicos.
Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El nombre proteína proviene de la palabra griega πρώτα ("prota"), que significa "lo primero" o del dios Proteo, por la cantidad de formas que pueden tomar.
Las proteínas desempeñan un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoléculas más versátiles y más diversas. Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que destacan:
estructural (colágeno y queratina),
reguladora (insulina y hormona del crecimiento),
transportadora (hemoglobina),
defensiva (anticuerpos),
enzimática,
contráctil (actina y miosina).
Las proteínas de todo ser vivo están determinadas mayoritariamente por su genética (con excepción de algunos péptidos antimicrobianos de síntesis no ribosomal), es decir, la información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula, un tejido y un organismo.
Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifican. Por lo tanto, son susceptibles a señales o factores externos. El conjunto de las proteínas expresadas en una circunstancia determinada es denominado proteoma.
Proteínas simples: aquellas que al hidrolizarse únicamente producen aminoácidos, ya que están constituidas solo por C, H, O y N.
Proteínas Complejas o conjugadas: Las que por hidrólisis liberan, además de aminoácidos, otros componentes, ya sean orgánicos o inorgánicos.
Ácidos nucleícos
Por lo general, el ADN se localiza en el núcleo de las células, en tanto que el ARN se encuentra en el núcleo y en el citoplasma. Los ácidos nucleídos están formados por unidades estructurales llamadas nucleótidos. Los nucleótidos están formados por una base nitrogenada, un fosfato y un azúcar. Las bases nitrogenadas son moléculas orgánicas cíclicas de reacción alcalina y pueden ser de dos clases: las pirimídicas, que derivan de un compuesto nitrogenado formado por una cadena cíclica sencilla llamada pirimidina (a ellas pertenecen la citocina, timina y urácilo) y las bases púricas, que derivan de la purina, compuesto nitrogenado de doble cadena cíclica (pertenecen la adenina y guanina).
Por lo general, el ADN se localiza en el núcleo de las células, en tanto que el ARN se encuentra en el núcleo y en el citoplasma. Los ácidos nucleídos están formados por unidades estructurales llamadas nucleótidos. Los nucleótidos están formados por una base nitrogenada, un fosfato y un azúcar. Las bases nitrogenadas son moléculas orgánicas cíclicas de reacción alcalina y pueden ser de dos clases: las pirimídicas, que derivan de un compuesto nitrogenado formado por una cadena cíclica sencilla llamada pirimidina (a ellas pertenecen la citocina, timina y urácilo) y las bases púricas, que derivan de la purina, compuesto nitrogenado de doble cadena cíclica (pertenecen la adenina y guanina).
Estructura del ADN
Las funciones biológicas del ADN incluyen el almacenamiento de información (genes y genoma), la codificación de proteínas (transcripción y traducción) y su autoduplicación (replicación del ADN) para asegurar la transmisión de la información a las células hijas durante la división celular. El ADN es una molécula bicatenaria, es decir, está formada por dos cadenas dispuestas de forma antiparalela y con las bases nitrogenadas enfrentadas. En su estructura tridimensional, se distinguen distintos niveles:[][]
Las funciones biológicas del ADN incluyen el almacenamiento de información (genes y genoma), la codificación de proteínas (transcripción y traducción) y su autoduplicación (replicación del ADN) para asegurar la transmisión de la información a las células hijas durante la división celular. El ADN es una molécula bicatenaria, es decir, está formada por dos cadenas dispuestas de forma antiparalela y con las bases nitrogenadas enfrentadas. En su estructura tridimensional, se distinguen distintos niveles:[][]
Estructura primaria:
o Secuencia de nucleótidos encadenados. Es en estas cadenas donde se encuentra la información genética, y dado que el esqueleto es el mismo para todos, la diferencia de la información radica en la distinta secuencia de bases nitrogenadas. Esta secuencia presenta un código, que determina una información u otra, según el orden de las bases.
o Secuencia de nucleótidos encadenados. Es en estas cadenas donde se encuentra la información genética, y dado que el esqueleto es el mismo para todos, la diferencia de la información radica en la distinta secuencia de bases nitrogenadas. Esta secuencia presenta un código, que determina una información u otra, según el orden de las bases.
Estructura secundaria:
o Es una estructura en doble hélice. Permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de duplicación del ADN. Fue postulada por Watson y Crick, basándose en la difracción de rayos X que habían realizado Franklin y Wilkins, y en la equivalencia de bases de Chargaff, según la cual, la suma de adeninas más guaninas es igual a la suma de timinas más citosinas.
o Es una cadena doble, dextrógira o levógira, según el tipo de ADN. Ambas cadenas son complementarias, pues la adenina y la guanina de una cadena se unen, respectivamente, a la timina y la citosina de la otra. Ambas cadenas son antiparalelas, pues el extremo 3´ de una se enfrenta al extremo 5´ de la homóloga.
o Existen tres modelos de ADN. El ADN de tipo B es el más abundante y es el descubierto por Watson y Crick.
o Es una estructura en doble hélice. Permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de duplicación del ADN. Fue postulada por Watson y Crick, basándose en la difracción de rayos X que habían realizado Franklin y Wilkins, y en la equivalencia de bases de Chargaff, según la cual, la suma de adeninas más guaninas es igual a la suma de timinas más citosinas.
o Es una cadena doble, dextrógira o levógira, según el tipo de ADN. Ambas cadenas son complementarias, pues la adenina y la guanina de una cadena se unen, respectivamente, a la timina y la citosina de la otra. Ambas cadenas son antiparalelas, pues el extremo 3´ de una se enfrenta al extremo 5´ de la homóloga.
o Existen tres modelos de ADN. El ADN de tipo B es el más abundante y es el descubierto por Watson y Crick.
Estructura terciaria:
o Se refiere a cómo se almacena el ADN en un espacio reducido, para formar los cromosomas. Varía según se trate de organismos procariotas o eucariotas:
o En procariotas el ADN se pliega como una súper-hélice, generalmente en forma circular y asociada a una pequeña cantidad de proteínas. Lo mismo ocurre en organelos celulares como las mitocondrias y en los cloroplastos.
o En eucariotas, dado que la cantidad de ADN de cada cromosoma es muy grande, el empaquetamiento ha de ser más complejo y compacto; para ello se necesita la presencia de proteínas, como las histonas y otras proteínas de naturaleza no histónica (en los espermatozoides estas proteínas son las protaminas).[
o Se refiere a cómo se almacena el ADN en un espacio reducido, para formar los cromosomas. Varía según se trate de organismos procariotas o eucariotas:
o En procariotas el ADN se pliega como una súper-hélice, generalmente en forma circular y asociada a una pequeña cantidad de proteínas. Lo mismo ocurre en organelos celulares como las mitocondrias y en los cloroplastos.
o En eucariotas, dado que la cantidad de ADN de cada cromosoma es muy grande, el empaquetamiento ha de ser más complejo y compacto; para ello se necesita la presencia de proteínas, como las histonas y otras proteínas de naturaleza no histónica (en los espermatozoides estas proteínas son las protaminas).[
Estructura del ARN
El ARN es un polirribonucleótido de adenina-urácilo y guanina-citocina. Forma cadenas simples y puede contener desde cien hasta miles de nucleótidos.
Existen los siguientes tipos de ácidos ribonucleicos, todos relacionados con la síntesis de proteínas:
Ácido ribonucleico ribosomal (ARNr): representa 80% del ARN celular. Forma parte de las ribosomas, que son pequeños organelos celulares localizados en el citoplasma.
Ácido ribonucleico mensajero (ARNm): es la forma más escaza de ARN. Sus moléculas poseen la información que determina la secuencia de los aminoácidos en las proteínas, codificada en unidades llamadas codones, formadas por tres nucleótidos.
Acido ribonucleico de transferencia (ARNt): son moléculas que poseen aproximadamente cien bases, estas moléculas adoptan una estructura tridimensional, con cuatro regiones de doble hélice y cuatro asas de cadena sencilla, semejando la forma de un trébol.
El ARN es un polirribonucleótido de adenina-urácilo y guanina-citocina. Forma cadenas simples y puede contener desde cien hasta miles de nucleótidos.
Existen los siguientes tipos de ácidos ribonucleicos, todos relacionados con la síntesis de proteínas:
Ácido ribonucleico ribosomal (ARNr): representa 80% del ARN celular. Forma parte de las ribosomas, que son pequeños organelos celulares localizados en el citoplasma.
Ácido ribonucleico mensajero (ARNm): es la forma más escaza de ARN. Sus moléculas poseen la información que determina la secuencia de los aminoácidos en las proteínas, codificada en unidades llamadas codones, formadas por tres nucleótidos.
Acido ribonucleico de transferencia (ARNt): son moléculas que poseen aproximadamente cien bases, estas moléculas adoptan una estructura tridimensional, con cuatro regiones de doble hélice y cuatro asas de cadena sencilla, semejando la forma de un trébol.
Moléculas Energéticas
A este grupo pertenece el sistema de ATP-ADP, constituido por el trifosfato de adenosina o ATP, y el difosfato de adenosina o ADP, que actúan como transportadores de energía química a nivel intracelular. Se localizan tanto en el citoplasma como en los organelos celulares. El ATP es la principal fuente de energía de todos los seres vivos.
El sistema de transporte energético ADP-ATP es el encargado de cubrir los requerimientos de energía del metabolismo celular.
La energía que se libera durante la respiración es captada por el ADP y el ion fosfato, para formar ATP. A su vez el ATP libera la energía que la célula necesita para realizar sus funciones y desprende un ion fosfato. Este ciclo es continuo durante toda la vida de la célula.
A este grupo pertenece el sistema de ATP-ADP, constituido por el trifosfato de adenosina o ATP, y el difosfato de adenosina o ADP, que actúan como transportadores de energía química a nivel intracelular. Se localizan tanto en el citoplasma como en los organelos celulares. El ATP es la principal fuente de energía de todos los seres vivos.
El sistema de transporte energético ADP-ATP es el encargado de cubrir los requerimientos de energía del metabolismo celular.
La energía que se libera durante la respiración es captada por el ADP y el ion fosfato, para formar ATP. A su vez el ATP libera la energía que la célula necesita para realizar sus funciones y desprende un ion fosfato. Este ciclo es continuo durante toda la vida de la célula.
CELULA ANIMAL
CELULA VEGETAL
PROTEINAS
CARBOHIDRATOS
ESTRUCTURA DE UN LIPIDO
AGUA
SALES MINERALES
ADN
ADN Y ARN
NUCLEOTIDOS
Bibliografía
Biología General
Derechos reservados respecto a la edición:
1998, 2004 Marta Cervantes Ramírez/Margarita Hernández Hernández
1998, 2004 GRUPO PATRIA CULTURAL S.A DE C.V
2007 GRUPO EDITORIAL PATRIA S.A DE C.V
Renacimiento 180, Colonia San Juan Tlihuaca
Delegación Azcapotzalco, Código Postal 02400, México D.F.
http://es.wikipedia.org/wiki/
http://kalipedia.com/
http://www.monografias.com/trabajos12/desox/desox.shtml
http://www.zonadiet.com/nutricion/proteina.htm
