biologia celular unidad i
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La CélulaSe define como "la unidad viva más
pequeña capaz de crecimiento autónomo y reproducción, así como de utilizar sustancias alimenticias químicamente diferentes de sí misma“
La teoría de que Ia célula es la unidad fundamental de toda materia viva es una de las ideas unificadoras más importantes de la biología
La CélulaUna célula es una unidad dinámica
que constantemente sufre cambios y sustituye sus partes, toma continuamente materiales de su medio y los transforma en sustancia propia, Al mismo tiempo, arroja constantemente materiales celulares y productos de desecho.
Una célula es, por tanto, un sistema abierto siempre cambiante.
La CélulaTodos los sistemas biológicos tienen
una serie de características comunes: Capacidad de reproducciónCapacidad de absorber sustancias
nutritivas y metabolizarlas para obtener energía y desarrollarse
Capacidad de expulsar los productos de desecho
Capacidad de respuesta a los estímulos del medio externo
Capacidad de mutación.
ComposiciónLa química de los seres vivos, objeto
de estudio de la bioquímica, está dominada por compuestos de carbono.
La química de los organismos vivientes es muy compleja, más que la de cualquier otro sistema químico conocido.
Está dominada y coordinada por polímeros de gran tamaño y moléculas de unidades químicas.
ComposiciónCOMPUESTO %
Agua 70Iones orgánicos 1Azucares 1Aminoácidos 0.4Nucleótidos 0.4Ácidos grasos 1Otras moléculas 0.2Macromoléculas 26
La Célula Los tipos macromoléculas formadas
por familias de pequeñas moléculas orgánicas son:
Las proteínas, formadas por cadenas lineales de aminoácidos;
Los ácidos nucleíco, ADN y ARN, formados por bases nucleotídicas,
Los polisacáridos, formados por subunidades de azúcares.
Lípidos formados por ácidos grasos.
Los AzucaresLos azucares son la fuente de energía
para las células y las subunidades de los polisacáridos.
La forma mas simple de los azucares son los monosacáridos, también denominados carbohidratos cuya formula es CH2O, estos pueden unirse por enlaces covalentes y formar carbohidratos mas grandes como la sacarosa.
el monosacáridos glucosa representa un papel importante como fuente de energía de la célula.
Los Ácidos GrasosLos ácidos grasos son componentes de
membranas celulares.
los ácidos grasos tienen dos regiones químicas diferentes, una de ellas una cadena larga de hidrocarburos, hidrófoba y poco reactiva. La otra región es un grupo carboxilo que se comporta como un acido hidrófilo. Estas moléculas con dos regiones diferentes se denominan anfipaticas.
Los Ácidos Grasos Los ácidos grasos se dividen en dos tipos:
Ácidos grasos saturados:no posee enlaces dobles entre sus
átomos de carbono y contiene el numero máximo de átomos de hidrogeno.Ácidos grasos insaturados:
posee uno o mas enlaces dobles en su cadena que se enroscan en las moléculas para empaquetarse en una masa solida.
La función mas importante en la célula consiste en la construcción de membranas celulares como fosfolipidos.
Los Aminoácidos Son las unidades básicas de las proteínas.
Los aminoácidos se caracterizan por tener un grupo carboxilo y un grupo amino, unidos a un átomo de carbono llamado alfa.Se distinguen entre si por una cadena lateral unida también al C-α.
las proteínas son polímeros de aminoácidos unidos cabeza con cola en una larga cadena que luego se pliega en una estructura tridimensional única.
Tarea: Función de los aminoácidos
Los Aminoácidos
Esenciales No esencialesValina (Val) Alanina (Ala)Leucina (Leu) Prolonina (Pro)Treonina (Thr) Glicina (Gly)Lisina (Lys) Serina (Ser)Triptófano (Trp) Cisteina (Cis)Histidina (His) Asparagina (Asn)Fenilalanina (Phe) Glutamina (Gln)Isoleucina (Ile) Tirosina (Tyr)Arginina (Arg) Ácido aspártico (Asp)Metionina (Met) Ácido glutámico (Glu)
Los Nucleótidos Los nucleótidos son las subunidades de el ADN y ARN.
los nucleósidos son moléculas formadas por un compuesto cíclico nitrogenado unido a un azúcar de 5 carbonos.
los nucleosidos que poseen uno o mas grupos fosfatos asociados a su molécula de azúcar se llaman nucleótidos.
los nucleótidos que contienen ribosa se denominan Acido Ribonucleico (ARN) y los que tienen desoxiribosa se les llama Acido Desoxiribonucleico (ADN).
Los CarbohidratosTambién conocidos como glúcidos,
hidratos de carbono o sacáridos.
Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos y por el grupo funcional aldehído.
Son la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía.
Los CarbohidratosLas formas mas comunes de carbohidratos son:
Glucosa Fructosa Ribosa
Los CarbohidratosEstructura química
Son compuestos formados en su mayor parte por átomos de carbono e hidrógeno y en una menor cantidad de oxígeno.
Los carbohidratos tienen enlaces químicos difíciles de romper llamados covalentes, mismos que poseen gran cantidad de energía, que es liberada al romperse estos enlaces.
Una parte de esta energía es aprovechada por el organismo consumidor, y otra parte es almacenada en el organismo.
Los CarbohidratosMonosacáridos
Son los más simples, están formados por una sola molécula; no pueden ser hidrolizados a glúcidos más pequeños.
La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (CH2O)n.
Los monosacáridos se clasifican de acuerdo a dos características diferentes:
*la posición del grupo carbonilo y *el número de átomos de carbono que contiene
Los CarbohidratosMonosacáridosSi el grupo carbonilo es un aldehído, el
monosacárido es una aldosasi el grupo carbonilo es una cetona, el
mono sacárido es una cetosa los que poseen tres átomos de carbono,
y son llamados triosasaquellos con cuatro son llamados
tetrosas los que poseen cinco son llamados
pentosas
Los CarbohidratosUso en las célulasLos monosacáridos son la principal
fuente de combustible para el metabolismo, siendo usado tanto como una fuente de energía y en biosíntesis.
Cuando los monosacáridos no son necesitados para las células son rápidamente convertidos en otra forma, tales como los polisacáridos como la ribosa y la dexoribosa, parte importante del ADN y ARN.
Los CarbohidratosDisacáridos son carbohidratos formados por dos
moléculas de monosacáridos y, por tanto, al hidrolizarse producen dos monosacáridos libres.
Hidrólisis de la Lactosa 1. Galactosa 2. Glucosa
Los CarbohidratosDisacáridos Los dos monosacáridos se unen
mediante un enlace covalente conocido como enlace glucosídico.
La sacarosa es el disacárido más abundante y la principal forma en la cual los glúcidos son transportados en las plantas.
Está compuesto de una molécula de glucosa y una molécula de fructosa.
Los CarbohidratosOligosacáridosEstán compuestos por tres a diez
moléculas de monosacáridos que al hidrolizarse se liberan.
Estaquiosa, tetrasacárido formado por una glucosa, dos galactosas y una fructosa
Los CarbohidratosOligosacáridos Los oligosacáridos se encuentran
con frecuencia unidos a proteínas, formando las glucoproteínas, como una forma común de modificación tras la síntesis proteica.
Los CarbohidratosPolisacáridos
Los polisacáridos son cadenas ramificadas de más de diez monosacáridos, resultan de la condensación de moléculas de monosacáridos con la pérdida de varias moléculas de agua.
Los CarbohidratosPolisacáridos
Los polisacáridos representan una clase importante de polímeros biológicos y su función en los organismos vivos está relacionada con estructura o almacenamiento.
El almidón es usado como una forma de almacenar monosacáridos en las plantas
El glucógeno en animales, sus propiedades le permiten ser metabolizado más rápidamente, lo cual se ajusta a la vida activa de los animales con locomoción.
Los CarbohidratosPolisacáridos
La celulosa es usada en la pared celular de plantas y otros organismos y es la molécula más abundante sobre la tierra.
La quitina tiene nitrógeno en sus ramas incrementando así su fuerza. Se encuentra en los exoesqueletos de los artrópodos y en las paredes celulares de muchos hongos
Tiene diversos de usos, por ejemplo en hilos para sutura quirúrgica.
Los CarbohidratosFunción
Glúcidos energéticos: Los mono y disacáridos actúan como
combustibles biológicos, aportando energía a las células.
Son la responsable de mantener:
la actividad de los músculos, la temperatura corporal, la presión arterial, el funcionamiento del intestino y la actividad de las neuronas
Los CarbohidratosFunción
Glúcidos estructurales:
Los polisacáridos forman estructuras esqueléticas muy resistentes:
la celulosa de las paredes de células vegetales y
la quitina de la cutícula de los artrópodos
Otra Función:La ribosa y la desoxirribosa son constituyentes básicos de los nucleótidos, monómeros del ARN y del ADN
Los CarbohidratosNutrición El 55-60% de la energía diaria del
organismo humano proviene de los carbohidratos, ya sea obtenidos de alimentos ricos en almidón como las pastas o de las reservas del cuerpo (glucógeno).
El consumo abusivo de azúcar por su actividad altamente oxidante aceleran el envejecimiento celular.
Los CarbohidratosMetabolismo
Los vegetales almacenan grandes cantidades de almidón producido a partir de la glucosa elaborada por fotosíntesis.
Los animales almacenan glucógeno, los eritrocitos y el tejido nervioso (cerebro), no pueden catabolizar los lípidos y deben ser continuamente abastecidos con glucosa.
Los CarbohidratosMetabolismo
En el tubo digestivo los polisacáridos de la dieta son hidrolizados por las glucosidasas de los jugos digestivos, rindiendo monosacáridos, que son los productos digestivos finales.
Estos son absorbidos por las células del epitelio intestinal e ingresan en el hígado a través de la circulación portal, donde, alrededor del 60%, son metabolizados.
Los CarbohidratosMetabolismo
Por lo tanto las principales rutas metabólicas de los glúcidos son:
Glicólisis. Oxidación de la glucosa a piruvato.Síntesis de glucosa a partir de precursores
no glucídicos.Glucogénesis. Síntesis de glucógeno.Ciclo de las pentosas. Síntesis de pentosas para los nucleótidos.
Los CarbohidratosMetabolismoEn el metabolismo oxidativo encontramos
rutas comunes con los lípidos como son:
el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria
La principal hormona que controla el metabolismo de los hidratos de carbono es la insulina.
Los LípidosSon un conjunto de moléculas orgánicas
compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno
Tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y
solubles en solventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo.
Los LípidosSon los responsables de la membrana plasmática de varios organelos:
Los Lípidos también funcionan para el desarrollo del cerebro, el metabolismo y el crecimiento
Los LípidosEstán formados por cadenas alifáticas
saturadas o insaturadas, en general lineales, pero algunos tienen anillos
Tiene una región hidrófoba y otra hidrófila se dice que tiene carácter de apática anfipático
Los LípidosClasificaciónLípidos Saponificablesconsisten en moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada con un número par de átomos de carbono y un grupo carboxilo terminal.
Los esenciales no pueden ser sintetizados por el organismo humano deben ingerirse en la dieta.
•el ácido linoleico, •el ácido linolénico y •el ácido araquidónico
Los LípidosLípidos SaponificablesAcilglicéridos
son ésteres de ácidos grasos con glicerol formados por una reacción esterificación.Según el número de ácidos grasos que se unan a la molécula de glicerina, existen tres tipos:
•Monoglicéridos.
•Diacilglicéridos.
•Triacilglicéridos. Principal reserva energética de animales
Los LípidosLípidos SaponificablesCeridos
Las ceras son moléculas obtenidas por esterificación de ácidos grasos con un alcohol monovalente.
Son sustancias altamente insolubles en medios acuosos y a temperatura ambiente se presentan sólidas y duras.
Los LípidosLípidos SaponificablesFosfolipidos
poseen un grupo fosfato que les otorga una polaridad se dividen en:
•FosfoglicéridosContienen un grupo glicerol, los
principales que se encuentran en las membranas biológicas son la colina y serina.
•FosfoesfingolípidosNo contienen glicerol, sino esfingosina.El más abundante es la esfingomielina, de
la vaina de mielina de las neuronas.
Los LípidosLípidos SaponificablesGlucolípidos
Formados por una ceramida unida a un glúcido. Encontrados en las bicapas lipídicas de todas las membranas celulares, abundantes en el tejido nervioso.
•Cerebrósidos. Son glucolípidos en los que la ceramida se une un monosacárido o a un oligosacárido.•Gangliósidos. Son glucolípidos en los que la ceramida se une a un oligosacárido complejo con ácido siálico.
Los LípidosLípidos InsaponificablesTerpenos Son lípidos derivados del hidrocarburo isopreno Algunos terpenos importantes son:
•los aceites esenciales (mentol), •el fitol (que forma parte de la clorofila), •las vitaminas A, K y E, •los carotenoides y •el caucho
Los LípidosLípidos InsaponificablesEsteroides son lípidos derivados del núcleo del esterano
Entre los esteroides más destacados se encuentran:
•los ácidos biliares, •las hormonas sexuales, •las corticosteroides, •la vitamina D y •el colesterol
Los LípidosFunciones
Función de reserva energética. Los triglicéridos son la principal reserva de energía de los animales.
Función estructural. Los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterol forman las bicapas lipídicas de las membranas celulares.
Función reguladora. Las hormonas esteroides regulan el metabolismo y la reproducción.
Los LípidosFunciones
Función transportadora. El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino se realiza mediante su emulsión.
Función Biocatalizadora. En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos.
ProteínasFormadas por cadenas lineales de aminoácidos.
Por sus propiedades físico-químicas, las proteínas se pueden clasificar en:
proteínas simples: que por hidrólisis dan solo aminoácidos o sus derivados
proteínas conjugadas: que por hidrólisis dan aminoácidos acompañados de sustancias diversas
proteínas derivadas: sustancias formadas por desnaturalización y desdoblamiento de las anteriores.
ProteínasLas proteínas desempeñan un papel importante para la vida, son los biopolimeros más diversos.
Tienen diferentes funciones:
•Estructural. Esta es la función más importante de una proteína.•Inmunológica (anticuerpos),•Enzimática (sacarasa y pepsina),•Contráctil (actina y miosina).•Homeostática: colaboran en el mantenimiento del pH.•Protectora o defensiva (trombina y fibrinógeno)
ProteínasTodas las proteínas tienen carbono,
hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y la mayoria azufre.
Por hidrólisis, las proteína se disocian en compuestos simples, de masa molecular pequeña llamados aminoácidos.
Las proteínas son largas cadenas de aminoácidos unidas por enlaces peptídicos entre el grupo carboxilo (-COOH) y el grupo amino (-NH2) de cada aminoácido.
La secuencia de aminoácidos en una proteína está codificada en su código genético.
ProteínasTodos los procesos biológicos dependen
de la presencia o la actividad de las proteínas, Son proteínas:
Las enzimas, catalizadores de reacciones químicas en organismos vivientes;
Las hormonas, reguladores de actividades celulares;
La hemoglobina encargada de transporte en la sangre;
Los anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural;
ProteínasSon proteínas:
Los receptores de las células, capaces de desencadenar una respuesta determinada;
La actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción;
El colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén.
Proteínas
ProteínasTipos de Unión Proteica
ProteínasPropiedades
Solubilidad: Se mantiene siempre y cuando no aumenta la temperatura y el pH.
Capacidad electrolítica: Se determina a través de la electroforesis, en la cual si las proteínas se trasladan al polo positivo por su carga.
Especificidad: Cada proteína tiene una función específica determinada por su estructura.
Amortiguador de pH: Actúan como amortiguadores de pH por su carácter anfótero, pueden comportarse como ácidos o bases.
ProteínasDesnaturalización
Si una solución de proteínas cambia:• pH• temperatura • alteran su concentración
La solubilidad disminuye produciendo la precipitación de estas.
Esto se debe a que los enlaces se rompen y la proteína adopta la forma filamentosa.
Ejemplos de esto es la leche cortada por la desnaturalización de la caseína.
ProteínasDesnaturalización
ProteínasClasificación por forma
Fibrosas: con cadenas polipeptídicas largas y estructura secundaria atípica. Insolubles en agua. queratina, colágeno y fibrina.
Globulares: doblan sus cadenas esféricamente dejando grupos hidrófobos hacia adentro de la proteína y grupos hidrófilos afuera, lo que la hace solubles en agua. enzimas, anticuerpos, hormonas.
Mixtas: posee una parte fibrilar y otra parte globular.
ProteínasClasificación por composición
Simples: su hidrólisis sólo produce aminoácidos. A su vez, se clasifican en:
•Albúminas: Solubles en agua y soluciones salinas diluidas. •Globulinas: Insolubles en agua pero solubles en soluciones salinas. •Glutelinas: Insolubles en agua o soluciones salinas, pero solubles en medios ácidos o básicos.•Prolaminas: Solubles en etanol al 50%-80%. •Histonas: son solubles en medios ácidos.
Conjugadas: su hidrólisis produce aminoácidos y otras sustancias no proteicas.
ProteínasFuentes proteicasLas fuentes dietéticas incluyen
• carne • huevos • soya • leguminosas y • productos lácteos
Las fuentes animales de proteínas poseen los 20 aminoácidos.
Las fuentes vegetales son deficientes en aminoácidos y sus proteínas son incompletas.
ProteínasExceso de proteínas
El consumo excesivo de proteínas está ligado a varios problemas:
• Hiperactividad del sistema inmune.• Disfunción hepática debido a incremento de residuos tóxicos.• Pérdida de densidad ósea.
Las proteínas son frecuentemente causa de alergias y reacciones alérgicas a ciertos alimentos.
La Célula Todos las células vivientes pueden
ser divididas en dos grandes grupos:
Procariotas : Animales, plantas, hongos, protozoos y algas, todos poseen células de tipo Eucariota.
Eucariotas: Sólo las bacterias tienen células de tipo Procariota.
EucariotaSon todas las células que tienen su
material genético dentro de una doble membrana que delimita un núcleo celular.
Las células eucariotas presentan un citoplasma dividido, con organelos separados o interconectados.
El núcleo es solamente el más notable.
Existen varios tipos de eucariotas entre las que destacan las células de animales y plantas y los hongos, sin embargo, tienen diferencias substanciales.
EucariotaCélula Animal
Componen los tejidos animales y se distinguen de las vegetales por que carecen de paredes celulares y de cloroplastos y poseen centriolos y vacuolas.
Debido a la carencia de pared celular rígida, las células animales pueden adoptar variedad de formas e incluso pueden fagocitar otras estructuras.
Célula Animal
1. Nucleolo 2. Nucleo 3. Reticulo endoplasmico4. Aparato de Golgi 5. Menmbrana plasmatica6. Mitocondrias
Célula Vegetal• posee una vacuola central grande que mantiene la forma de la célula y controla elmovimiento de moléculas entre citosol.
• Una pared celular compuesta de celulosa y proteínas.
• Los plasmodesmos, poros de enlace en la pared celular que permiten que las células de las plantas se comuniquen. Esto es diferente a la red de hifas usada por los hongos.
• Los cloroplastos que contienen clorofila, pigmento que da el verde a la planta y permite que realicen la fotosíntesis.
Célula Vegetal
ProcariotaNo poseen un núcleo definido por lo que su material genético se encuentra disperso en el citoplasma.
ProcariotaNutrición
La nutrición puede ser autótrofa (quimiosíntesis o fotosíntesis) o heterótrofa (saprófita, parásita o simbiótica).
En cuanto al metabolismo los organismos pueden ser: anaerobios estrictos o facultativos, o aerobio.
ProcariotaReproducciónReproducción asexual: por bipartición o fisión binaria o mitosis: cada célula se parte en dos, previa división del material genético.
Reproducción parasexual: para obtener variabilidad y adaptarse a diferentes ambientes, entre las bacterias puedes ocurrir intercambio de ADN como la conjugación, la transducción y la transformación.
ProcariotaMorfología
ProcariotaClasificación
Metanógenos: son microorganismos procariontes que viven en medios estrictamente anaerobios y que obtienen energía mediante la producción de gas natural, el metano (CH4).
Halófilas: Viven en ambientes extremadamente salinos, con más del 12% de sal más salado que el mar.
Termófilas: son microorganismos que viven y se desarrollan en condiciones de temperaturas extremas y pH extremos en sitios con actividad volcánica.
Diferencias