La composición quimica de la célula.

1. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE
CÉLULADra. Mariana Lagadari

2. H2O
Iones
Proteínas
Ácidos Nucleicos
Hidratos de Carbono
Lípidos
Componentes
químicos de la célula
Componentes orgánicosComponentes inorgánicos

3. Raven and Johnson

4. Componente principal en peso de todos los seres
vivos.
Su estructura molecular le confieren muchas
propiedades destacables responsables de su aptitud
para desempeñar su papel en los seres vivos.
El agua: Una molécula extraordinaria

5. H2O: Distribución e- asimétrica → Carácter polar
Puentes de Hidrogeno
entre moléculas de agua

6. Consecuencias de las Uniones Puente de Hidrogeno
• Alta fuerza de adhesión
Imbibición Capilaridad
• Alta fuerza de cohesión
Tensión
superficial
Esqueleto
hidrostático

7. •Alto Calor especifico
La temperatura del agua desciende mas lentamente que la de
otros líquidos a medida que va liberando energía al enfriarse.
Así el contenido acuoso de las células brinda protección a las
moléculas orgánicas sensibles a los cambios bruscos de
temperatura. Y además, el calor producido por el metabolismo
se disipa rápidamente.

8. • Capacidad solvente
Uniones entre moléculas de agua y otras
moléculas polares
NaCl es soluble en H2O

9. IONES
Moléculas con carga
Proporcionados por las sales minerales disueltas en el medio
interno celular (acuoso)
NaCl + agua
Na+
Cl-

10. Iones: importancia biológica
Mantenimiento de la estructura de proteínas, permeabilidad
de la membrana plasmática, pH sanguíneo, propagación del
impulso nervioso, y la contracción de los músculos.
Posibilidad de interacción con las demás moléculas del
organismo
Importante la incorporación de estos iones en la ingesta de alimentos
= 500g Kiwi = 1200 gr tomate = 120 mg
Calcio
1 vaso de
leche
K+
Mg2+
Cl-

11. Ionización del H2O
En el agua pura:
el número de iones H+
= el número de iones OH-
La tendencia del agua a ionizarse se contrapesa con la
tendencia de los iones a reunirse: equilibrio dinámico

12. Cuando
el n° de H+
supera al n° de OH-
: Solución ÁCIDA
el n° de OH-
supera al n° de H+
: Solución BÁSICA
Cuando una sustancia con moléculas polares se disuelve en
agua, pueden cambiar los números relativos de los iones H+
y
OH-
.
El pH es grado de la acidez o alcalinidad de una solución.
H= OH
Básico
OH-
˃ H+
Ácido
H+
˃OH-

13. La concentración de iones hidronio [H3O+
] presentes determina
el pH de un sustancia
el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno
en unidades de moles por litro.
pH = - log [H+
]
H2O pura: [H+
] = [OH-
] = 10-7
moles por litro
pH = - log [10-7
]
pH = 7
pH= 7
1 14BásicoÁcido

14. Casi toda la química de los seres vivos
tiene lugar a pH entre 6 y 8
Mantenimiento de un pH constante, un
ejemplo de homeostasis.

16. H2O
Iones
Proteínas
Ácidos Nucleicos
Hidratos de Carbono
Lípidos
Componentes orgánicosComponentes inorgánicos
Componentes
químicos de la célula
Moléculas que
contienen carbono

17. Componentes orgánicos: Biomoléculas
Las Moléculas de la Vida
C, H, N y O constituyen más del 99% de los
átomos del cuerpo humano

18. ¿Qué propiedades de C, H, N y O hace que
estos átomos sean tan apropiados para la
química de la vida?
Su capacidad de formar uniones covalentes
compartiendo pares de electrones.

19. Versatilidad de los enlaces covalentes en la
formación de estructuras complejas
• H-H
• C-H
• C-C
• C-O

21. Moléculas orgánicas: macromoléculas
Proteínas
Ácidos Nucleicos
Hidratos de Carbono
Lípidos
Macromoléculas
grandes polímeros
Formadas por unidades monoméricas

22. • La estructura única de cada macromolécula determina su
función.
• Las Fuerzas Débiles son las que mantienen la estructura
biológica, y determinan las interacciones biomoleculares y la
función de la macromolécula.
• Las subunidades monómericas se ordenan en una secuencia
especifica, representando un tipo de información.
Macromoléculas poliméricas en seres vivos

23. Subunidad Macromolécula
nucleótido acido nucleico
aminoácido proteína
azúcar polisacárido
Azucares
Ácidos grasos
Aminoácidos
Nucleótidos
Polisacáridos
Lípidos
Proteínas
Ácidos nucleicos
MonómerosPolímeros
*No están
compuestos de
monómeros

24. ProteínasProteínas

25. Son las moléculas orgánicas mas abundantes en los
sistemas vivos.
Proteínas
Diversidad funcional
Estructurales
Contráctiles
De transporte
De almacenamiento
Anticuerpos
Toxinas
Enzimas
Receptores de membrana

26. Aminoácidos
Unidades estructurales de las proteínas

27. Serina
Treonina
Cisteina
Prolina
Asparagina
Glutamina
Fenilalanina
Tirosina
Triptofano
Lisina
Arginina
Histidina
Aspartato
Glutamato
Siempre los mismos 20 aa Glicina
Alanina
Valina
Leucina
Metionina
Isoleucina
No polares Aromáticos
Polares
Cargados +
Cargados −

28. Enlace peptídico
Enlace peptídico
Polipeptido = Proteína
Para ensamblar los aa en proteínas
una célula debe contar con una gran
cantidad de aa y suficiente cantidad de
cada tipo

29. Algunos de los aa no pueden ser sintetizados por el organismo
por lo que deben incorporarse de la dieta
Aminoácidos esenciales
fenilalanina
isoleucina
leucina
lisina
metionina
treonina
triptófano
valina
En los humanos adultos
estos son
Arroz y porotos: menú perfecto
Suma todos aa esenciales
Otros alimentos con todos los aa
esenciales son: carne, huevos, lácteos,
soja, quinoa.

30. En un sistema vivo una proteína se ensambla de un aa por vez para formar
una larga cadena polipeptídica.
Estructura tridimensional es critica para la determinación de
la función biológica de las proteínas
Estructura
primaria
Secuencia que viene dictada por la información hereditaria
Secuencia lineal para cada proteína en particular
La estructura primaria es el numero, la calidad y la
secuencia de aa
Estructura
primaria
Estructura secundaria

31. Enfermedad de las vacas locas

32. Estructura tridimensional es critica para la determinación de
la función biológica de las proteínas
Estructura terciaria
Estructura cuaternaria
Proteina Src, 4 dominiosDentro de la estructura terciaria se pueden formar dominios en el espacio:
zonas mas compactas separadas por zonas lineales.
Esta estructura determina la actividad biológica de una proteína.

34. Enzimas
Las enzimas son esenciales para todos los procesos
biológicos ya que son las responsables de las reacciones
que mantienen la vida.
• Proteínas cuya estructura tridimensional es fundamental para su funcionamiento.
• Aceleran reacciones químicas: actúan como catalizadores muy potentes y eficaces
• sitio activo: lugar donde se reconoce el sustrato mediante interacciones débiles,
y donde se realiza la reacción.
• Muy especificas

35. Polisacárido
lisozima
Rompe enlace covalente entre
azucares
La lisozima actúa como un antibiótico natural, ya que cataliza el
corte de las cadenas de polisacáridos presentes en la pared de
las bacterias.
Enzimas- Ejemplo: Lisozima

36. •El cuajo del estómago de los rumiantes es un componente
esencial en la elaboración de quesos ya que contiene dos
enzimas digestivas: quimosina y pepsina ► aceleran la
coagulación de la caseína.
•Lactasa ► degrada la lactosa (glucosa+galactosa)
Trastornos intestinales
x carecen de la lactasa
También es utilizada en la fabricación de dulce de leche, leche concentrada y
helados al impedir que cristalice la lactosa durante el proceso.
Enzimas en la elaboración de alimentos
► Leche deslactosada
(leche con lactasa)

37. Enzimas utilizadas en la industria alimenticia
Para mayor detalles , leer material de lectura adjuntado en Campus

38. Plegamiento correcto fundamental para el
buen funcionamiento de una proteína
La información que dicta estas estructuras
codificada en los ácidos nucleicos

39. Ácidos NucleicosÁcidos Nucleicos

40. Ácidos Nucleicos
ADN
ácido desoxirribonucleico
Los ácidos nucleicos almacenan la información
genética de los organismos vivos y son los
responsables de la transmisión hereditaria.
ARN
ácido ribonucleico

41. Nucleótido
Formados por 3 subunidades: un grupo fosfato, un
azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada.
Unidad estructural de los ácidos nucleicos

42. La subunidad de azúcar puede ser Ribosa o Desoxiribosa
Ribosa
Desoxirribosa
Nucleótido: Componentes
ARN
ADN
C2 lleva un grupo OH
C2 lleva at de H2

43. Nucleótido: Componentes
5 Bases nitrogenadas: portadoras de la información
La Adenina, la Guanina y
la Citosina se encuentran
en el ADN y en el ARN
A y G: purinas C, T y U: pirimidinas
Timina solo en ADN
Uracilo sólo en ARN

44. Enlaces covalentes fosfodiester entre el grupo OH del grupo fostafo de
un nucleótido y el OH del azúcar del nucleótido siguiente.
Enlace fosfodiester
Reacción de
condensación

45. ADN: ácido desoxirribonucleico
Constituyente principal de los cromosomas
Portador de la información genética
ARN: ácido ribonucleico
Transcribe y traduce la información genética
del ADN a proteínas
Compuestos químicos muy semejantes
… funciones biológicas muy
diferentes

46. Vista de “cromosomas” en una célula próxima a dividirse
Estudio de la estructura por Rayos X
1950

47. Estructura del ADN: doble hélice
Estructura en doble hélice fue descubierta por James Watson y
Francis Crick en 1953, basados en el trabajo de Rosalind Franklin.
Watson y Crick

48. Complementariedad de bases
A = T
G ≡ C

50. Las moléculas de ADN se empaquetan en CROMOSOMAS
ADN superenrollado

51. Cada molécula ha
sido empaquetada
en un cromosoma
mitótico que es
10000 veces mas
corto que la
molécula linealizada

52. 113 mil millones de km

54. Revolución en la Medicina
Terapia génica
Medicina forense
Determinación de identidad y
lazos familiares
Animales transgénicos
Remedios producidos por
tecnología de ADN
recombinante, interferón, H de
Crecimiento, Insulina
Diagnostico de
enfermedades hereditarias,
infecciosas, cáncer

55. ARN vs ADN

56. ARN: ácido ribonucleico
ARNARN
ARN participa de distintas actividades celulares:
ARN mensajero (ARNm) transporta información
desde el ADN a los ribosomas, donde sirve de
molde para la síntesis de proteínas.
ARN ribosomal (ARNr) y ARN de transferencia
(ARNt) están implicados en la síntesis de
proteínas
La molécula de ARN se sintetiza a través de
un proceso que se denomina
TRANSCRIPCION.
Generalmente el ARN consta de una cadena
pero se puede plegar en estructuras mas
complejas.

57. Hidratos de CarbonoHidratos de Carbono

58. Hidratos de Carbono
Biomoléculas orgánicas constituidas
básicamente por C, H y O
Su formula general : CnH2nOn o bien (CH2O)n
De aquí Hidratos de C
Funciones
•Fuente primaria de energía química para los sistemas vivos
•Reserva energética
•Forman parte de estructuras biológicas

59. Azucares simples de 3, 5 o 6 Carbonos
Monosacáridos
Unidades estructurales de los Hidratos de Carbono
Gliceraldehido Ribosa Desoxirribosa Glucosa Fructuosa Galactosa
3C 5C 5C 6C 6C 6C

60. Glucosa → C6H12O6
La glucosa es una de las principales moléculas
que sirven como fuentes de energía para las
plantas y los animales.
Se encuentra en la savia de las plantas y en el torrente
sanguíneo humano, donde se conoce como "azúcar en
la sangre”.
La oxidación de la glucosa contribuye a una serie de reacciones
bioquímicas complejas que proporcionan la energía necesaria para las
células.
La glucosa es elaborada por las plantas con la ayuda de la energía del Sol,
en un proceso llamado fotosíntesis.

61. Monosacáridos
Fructosa
Todas las frutas naturales tienen cierta cantidad
de fructosa (a menudo con glucosa), que puede
ser extraída y concentrada para hacer un azúcar
alternativo. Junto con la glucosa forman un
disacárido llamado sacarosa o azúcar común.
Galactosa
Este monosacárido no suele encontrarse libre en
grandes cantidades, sino mas bien combinado con
la glucosa en el disacárido lactosa.
Una vez que se absorbe en el cuerpo, se convierte
en glucosa en el hígado y se utiliza como fuente de
energía inmediata, o se almacena.

62. Enlace glucosídico
Ejemplo: Glucosa + Fructosa = Sacarosa→ disacárido
Se establece en forma de éter, siendo un átomo de oxigeno el
que une los azucares entre si.

63. Disacáridos de interés biológico
Maltosa: libre de forma natural en la mal­ta, formando parte de varios
polisacáridos de reserva (almidón). La malta se extrae de la cebada
germinada. Se utiliza en la elaboración de cerveza.
Lactosa o azúcar de la leche. Se encuentra libre en la leche de los
mamíferos.
Sacarosa o azúcar de caña y remolacha. Es el azúcar que se obtiene
industrialmente y es el edulcorante habitual. Se encuentra en frutos, semillas,
néctar, etc.
Glucosa + fructosaαGlucosa + βGlucosa Glucosa + galactosa

64. Polisacáridos
Polímero de unidades de azúcar unidas mediante enlaces
glucósidicos.
• Polisacáridos nutricionales: Glucógeno y Almidón
Reserva de energía
• Polisacáridos estructurales: Celulosa y Quitina
Material estructural de exoesqueletos

65. Granulo glucógeno
en célula hepática
Reserva energética
Polisacáridos animales: Glucógeno.
Polímero de glucosa con numerosas
ramificaciones.
Principal forma de almacenamiento de azúcar
de los animales.
El glucógeno puede representar
el 10% de la masa hepática y el
1% de musculo.

66. Reserva energética
Polisacáridos vegetales: Almidón
Polímero de glucosa semejante al glucógeno.
Forma de almacenamiento de energía de las
plantas. Abundante en papa (mas del 65% de
su peso seco) y semillas como el maíz.
Macromolécula compuesta de 2 polisacáridos:
amilopectina (cadena ramificada) y amilosa
(molécula helicoidal no ramificada)
Reacción de Lugol: yodo se introduce entre la molécula de almidón
(compuesto de inclusión), apareciendo la coloración azul violeta.
papa

67. Polisacáridos estructurales
Celulosa
Cadenas
de
celulosa
Polisacárido estructural en las
plantas forma parte de los tejidos de
sostén. Estructura lineal o fibrosa.
La pared de una célula vegetal joven contiene aprox. un
40 % de celulosa, la madera un 50 %
El ejemplo más puro de celulosa es el algodón con › 90 %.

68. Polisacáridos estructurales
Quitina Polímero no ramificado de N-acetilglucosamida.
Ampliamente distribuido en los invertebrados.

69. Es un polímero formado por una secuencia
alternante de N-acetil-glucosamida y el ácido N-
acetilmurámico
Polisacáridos estructurales
Peptidoglicanos: pared bacteriana
Azul o violetaRosa

70. Gaseosas, conservas de frutas, repostería
Jarabes de glucosa y fructosa como endulzantes
Alfa-amilasas y amiloglucosidasas: Almidón glucosa y frutcuosa.
Glucosa-isomerasa: La glucosa obtenida puede transformarse luego en fructosa.
Acción enzimática que permite obtener un jarabe de glucosa de mayor calidad y a menor costo
Cerveza
Amilasas: degradan el almidón presentes en la malta
Papaína: fragmenta las proteínas presentes en la cerveza y evitar que ésta se
enturbie durante el almacenamiento o la refrigeración.
Pan
Lipoxidasa: blanqueador de la harina y contribuye a formar una masa más blanda,
mejor para amasado (Generalmente se la añade como harina de soja o de otras leguminosas,
que la contienen en abundancia).
Amilasa: el almidón a azúcares utilizados por las levadura en la fabricación del pan.
Proteasas: para romper la estructura del gluten y mejorar la plasticidad de la masa
La elaboración de alimentos:
reserva energética e utilización de enzimas

71. LípidosLípidos

72. Lípidos
Grupo de sustancias muy heterogéneas, no polares.
Funciones:
•Principal reserva energética del organismo: Grasas o
aceites.
•Base estructural de membrana celulares: fosfolípidos.
•Importante papel en la señalización intracelular:
hormonas esteroideas o como mensajeros moleculares

73. Lípidos
• Grasas
• Aceites
• Fosfolípidos
• Glucolípidos
• Esteroides
• Ceras
Lípidos importantes en la función celular
Grasas, Fosfolipidos y Esteroides

74. Ácidos grasos
Denominador común de los lípidos
Ac grasos saturados: enlaces simples entre C: Ej. Ac.
Palmítico
Ac grasos insaturados: contienen al menos un doble enlace
entre sus at de C. Ej. Acido oleico

75. Los ácidos grasos se almacenan en forma de
TRIGLICERIDOS o GRASAS
• 3 ácidos grasos ligados a
una molécula de glicerol.
• Insolubles en agua
• Se acumulan como gotas
de grasa en el citoplasma.
Son una forma de almacenamiento de energía mas eficaz
que los H de C, producen mas del doble de energía por peso
de material degradado.
Glicerol

76. El comportamiento de un lípido como GRASA o como
ACEITE depende de la proporción del tipo de acido
graso que posean.
Estructura general mas compacta:
GRASAS
Ácidos grasos
saturados
Mezcla de Ácidos
grasos saturados e
insaturados
Estructura general menos compacta:
ACEITE

77. Lípidos: Fosfolípidos
El 3er C del glicerol esta ocupado por un grupo fosfato.
2 ácidos grasos están unidos a la cabeza polar.
Base estructural de la membrana plasmática
moléculas
ANFIPÁTICAS

78. Lípidos: Glucolípidos
El 3er carbono de glicerol esta ocupado por una cadena de
carbohidrato.
Importante rol en reconocimiento celular.
Constituyentes de la membrana plasmática.
“Lípidos con azucares”

79. GLUCOLÍPIDOS
FOSFOLÍPIDOS
Las células están rodeadas por un medio acuoso por lo
tanto para poder determinar el espacio celular, la interfase
célula-medio ambiente debe ser hidrofóbica.

80. Lípidos esteroides: Colesterol
• Consta de 4 anillos hidrocarbonado (en vez de largas cadenas)
que son intensamente hidrófobos, pero el OH es hidrofilico, asique
el colesterol también resulta anfipático.
• Componente de la membrana plasmática. Determina su fluidez.

81. Otros Lípidos esteroides
• Hormonas: Aldosterona, Cortisol, Testosterona, Progesterona.
• Vitaminas: Vitamina D
La vitamina D es la encargada de regular el
paso de Ca2+
a los huesos.
Puede obtenerse por degradación de
colesterol por la exposición al sol.
Presente en leche, huevo.

82. CERAS
• Unión de un alcohol de cadena larga y un ácido graso
• Sólidas a T ambiente debido a sus largas cadenas hidrocarbonadas.
• Son abundantes en la naturaleza y pueden ser obtenidas de fuentes
animales y vegetales Ej. Cera de Abeja, Cera del follaje conífera.

83. Ceras: Impermeables
Función de protección
Desecación de hojas y frutos. Conducto auditivo
Cera de magnolia
Palma de cera

84. Las macromoléculas tambien se
comportan como nutrientes:
compuestos contenidos en los
alimentos que las células necesitan
para vivir

85. Moléculas &
bioquímica de las células
20 aminoácidos;
5 bases nitrogenadas.
2 azúcares
1 lípido
Introducción a los Personajes principales

86. Detección de moléculas en células yDetección de moléculas en células y
tejidostejidos
Citoquímica e histoquímicaCitoquímica e histoquímica

87. Obtención de la muestra: Tejido/órgano
Fijación
Bloque de Parafina
Microtomía: obtención de secciones
Montaje de las preparaciones
Tinciones: contraste
Estudio microscópico (Óptico o Electrónico)
Preparación: Portaobjetos
Técnicas Histoquímicas
Técnicas inmunohistoquímica

88. Histoquímica
La histoquímica es la aplicación de
las reacciones químicas y bioquímicas en la
técnica histológica.
Las técnicas histoquímicas son técnicas de tinción
especiales que identifican macromoléculas aprovechando la
reactividad de determinados grupos químicos.
Involucran colorantes especiales, reacciones bioquímicas y
reacciones inmunológicas.

89. 1. El ácido peryódico es un oxidante que rompe los enlaces –C-C-, cuando
los carbonos contiguos contienen cada uno un hidroxilo produciendo
aldehídos.
2. La reacción posterior entre el reactivo de Schiff y el grupo aldehído
producido, da lugar a una sustancia de color rojo/magenta.
Base
Ácido
+
_
La técnica del ácido peryódico-
Schiff (PAS) es la más utilizada para
la demostración de carbohidratos.
Técnica de PAS con hematoxilina.
Mediante esta técnica comprobamos la
presencia de hidratos de carbono en el
material a secretar.
Así, se ponen de manifiesto en las muestras biológicas: el glucógeno, el
almidón, cápsulas de hongos, membranas basales, etc.

90. • No se detecta la enzima directamente, sino que se observa el
producto de su actividad.
• Los cortes son incubados con soluciones conteniendo el
sustrato y reactivos que permitan la formación de productos
coloreados.
Sustrato
Enzima
La interacción enzima-sustrato origina un
producto de reacción insoluble o bien una
sustancia que mediante reacción con otra
molécula podemos observar al microscopio.
Corte de riñón donde se observa la
detección de fosfatasa ácida que
aparece con la forma de gránulos
negros en los túbulos renales.
Ej. Detección de fosfatasas ácidas y peroxidasas.
Útiles para caracterizar la presencia de lisosomas
y peroxisomas

91. Método que analiza la distribución de una secuencia particular de
nucleótidos de ADN o ARN.
Esta técnica permite localizar un ADN específico o identificar la
expresión genética por la presencia de ARN mensajero en el
citoplasma celular.
Hibridación in situ
Sonda para detectar
cromosoma 2
metafase
• Unión de una secuencia complementaria de
nucleótidos a otra con una elevada
especificidad.
• Secuencias complementarias de ADN o ARN-
SONDAS- marcados de forma similar que los
anticuerpos de la inmunocitoquímica.

92. Las técnicas inmunohistoquímica permiten localizar
proteínas y macromoléculas específicas en células y tejidos.
Inmunohistoquímica
Anticuerpo
Antígeno
El ANTICUERPO es capaz de reconocer el
antígeno y unirse a él mediante una reacción de
alta afinidad muy específica, formándose un
complejo antígeno-anticuerpo.
Cuando una macromolécula es introducida en un organismo
y éste la identifica como una sustancia ajena, produce
anticuerpos directamente contra ella ► ANTIGENO

93. Inmunohistoquímica
Directa Indirecta
Los anticuerpos pueden unirse químicamente a sustancias marcadoras:
•compuestos fluorescentes (rodamina, fluoresceína)
•enzimas (peroxidasa, fosfatasa alcalina).
Anticuerpo secundario biotinilado que une a la estreptavidina
conjugada con peroxidasa.

94. Se dedica a la identificación y localización de compuestos químicos
macromoleculares dentro de las células basándose en métodos
colorimétricos.
•Sudan Rojo: Sudan III: Tiñe lípidos, colorante soluble en grasa.
•Lugol: yodo se introduce entre la molécula de almidón (compuesto de
inclusión), apareciendo la coloración azul violeta.
•Reacción de Fuelgen: Detección del ADN. El material es sometido a una
hidrólisis con ácido clorhídrico, y luego al reactivo de Schiffr
Citoquímica
Reacción de FuelgenReacción de Lugol:Sudan Rojo: Tejido adiposo

96. Bibliografía
•Alberts, B., Bray, D., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. y
Walter, P. Introducción a la Biología Celular. Traducción al
español de la 3 ed - Omega, Barcelona.
•Curtis H., Barnes S., Schnek A., Flores G. Biología. 6 ed. Editorial
Panamericana
•Brock, T. D. y Madigan, M. I. Biología de los microorganismos,
ed. Madrid. Prentice Hall, 1997.
•Karp G. Biologia Celular y Molecular. McGraw-Hill
Interamericana, 1996.