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Unidad 3
Cuatro familias de moléculas biológicas ( carbohidratos, lípidos,
proteínas y ácidos nucleicos)
Moléculas organicas: El Carbono
En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas
orgánicas en gran cantidad: carbohidratos, lípidos, proteínas y nucleótidos.
Todas estas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Además, las
proteínas contienen nitrógeno y azufre, y los nucleótidos, así como algunos
lípidos, contienen nitrógeno y fósforo.
Se ha dicho que es suficiente reconocer cerca de 30 moléculas para tener un
conocimiento que permita trabajar con la bioquímica de las células. Dos de
esas moléculas son los azúcares glucosa y ribosa; otra, un lípido; otras veinte,
los aminoácidos biológicamente importantes; y cinco las bases nitrogenadas,
moléculas que contienen nitrógeno y son constituyentes claves de los
nucleótidos.
Carbono
Las propiedades físicas y químicas del carbono dependen de la estructura
cristalina del elemento.
Un gran número de metales se combinan con el elemento a temperaturas
elevadas para formar carburos.
Con el oxígeno forma tres compuestos gaseosos: monóxido de carbono,
CO, dióxido de carbono, CO2, y subóxido de carbono, C3O2.
Los dos primeros son los más importantes desde el punto de vista industrial.
El carbono es un elemento único en la química porque forma un número de
compuestos mayor que la suma total de todos los otros elementos combinados.
El grupo más grande de estos compuestos es el constituido por carbono
e hidrógeno. Se estima que se conoce un mínimo de 1.000.000 de compuestos
orgánicos y este número crece rápidamente cada año. Aunque la clasificación
no es rigurosa, el carbono forma otra serie de compuestos considerados como
inorgánicos, en un número mucho menor al de los orgánicos.
Las tres formas de carbono elemental existentes en la naturaleza (diamante,
grafito y carbono amorfo) son sólidos con puntos de fusión extremadamente
altos, e insolubles en todos los disolventes a temperaturas ordinarias. Las
propiedades físicas de las tres formas difieren considerablemente a causa de
las diferencias en su estructura cristalina.
En el diamante, el material más duro que se conoce, cada átomo está unido a
otros cuatro en una estructura tridimensional, mientras que el grafito consiste
en láminas débilmente unidas de átomos dispuestos en hexágonos.
El carbono químicamente puro se prepara por descomposición térmica del
azúcar (sacarosa) en ausencia de aire.
El carbono tiene la capacidad única de enlazarse con otros átomos de carbono
para formar compuestos en cadena y cíclicos muy complejos. Esta propiedad
conduce a un número casi infinito de compuestos de carbono, siendo los más
comunes los que contienen carbono e hidrógeno.
Sus primeros compuestos fueron
identificados a principios del siglo XIX en
la materia viva, y, debido a eso, el estudio
de los compuestos de carbono se
denominó química orgánica.
A temperaturas normales, el carbono se
caracteriza por su baja reactividad. A altas
temperaturas, reacciona directamente con
la mayoría de los metales formando
carburos, y con el oxígeno formando
monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2).
Pieza de carbono
El carbono en forma de coque se utiliza para eliminar el oxígeno de las menas
que contienen óxidos de metales, obteniendo así el metal puro. El carbono
forma también compuestos con la mayoría de los elementos no metálicos,
aunque algunos de esos compuestos, como el tetracloruro de carbono (CCl4),
han de ser obtenidos indirectamente.
Estado natural
El carbono es un elemento ampliamente distribuido en la naturaleza, aunque
sólo constituye un 0,025% de la corteza terrestre, donde existe principalmente
en forma de carbonatos.
Varios minerales, como caliza, dolomita, yeso y mármol, tienen carbonatos.
Todas las plantas y animales vivos están formados de compuestos orgánicos
complejos en donde el carbono está combinado con hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno y otros elementos.
Carbohidratos
Son uno de los principales componentes de la alimentación. Esta categoría de
alimentos abarca azúcares, almidones y fibra.
Los carbohidratos se clasifican como simples o complejos. La clasificación
depende de la estructura química del alimento y de la rapidez con la cual se
digiere y se absorbe el azúcar. Los carbohidratos simples tienen uno (simple) o
dos (doble) azúcares, mientras que los carbohidratos complejos tienen tres o
más.
Los ejemplos de azúcares simples provenientes de alimentos abarcan:
Fructosa (se encuentra en las frutas)
Galactosa (se encuentra en los productos lácteos)
Los azúcares dobles abarcan:
Lactosa (se encuentra en los productos lácteos)
Maltosa (se encuentra en ciertas verduras y en la cerveza)
Sacarosa (azúcar de mesa)
La miel también es un azúcar doble, pero a diferencia del azúcar de mesa,
contiene una pequeña cantidad de vitaminas y minerales. (Nota: a los niños
menores de 1 año no se les debe dar miel).
Los carbohidratos complejos, a menudo llamados alimentos "ricos en almidón",
incluyen:
Las legumbres
Las verduras ricas en almidón
Los panes y cereales integrales
Los carbohidratos simples que contienen vitaminas y minerales se encuentran
en forma natural en:
Las frutas
La leche y sus derivados
Las verduras
Los carbohidratos simples también se encuentran en los azúcares procesados
y refinados como:
Las golosinas
Las bebidas carbonatadas (no dietéticas) regulares, como las bebidas
gaseosas
Los jarabes
El azúcar de mesa
Los azúcares refinados suministran calorías, pero carecen de vitaminas,
minerales y fibra. Estos azúcares simples a menudo son llamados "calorías
vacías" y pueden llevar al aumento de peso.
Igualmente, muchos alimentos refinados, como la harina blanca, el azúcar y el
arroz blanco, carecen de vitaminas del complejo B y otros importantes
nutrientes, a menos que aparezcan etiquetados como "enriquecidos". Lo más
sano es obtener carbohidratos, vitaminas y otros nutrientes en la forma más
natural posible, por ejemplo, de frutas en lugar del azúcar de mesa.
Carbohidratos simples
Los carbohidratos simples son descompuestos rápidamente por el cuerpo para
ser usados como energía y se encuentran en forma natural en alimentos como
las frutas, la leche y sus derivados, al igual que en azúcares procesados y
refinados como los dulces, el azúcar común, los almíbares y las gaseosas. La
mayor parte de la ingesta de carbohidratos debe provenir de carbohidratos
complejos (almidones) y azúcares naturales, en lugar de azúcares procesados
o refinados.
Carbohidratos complejos
Los carbohidratos complejos son cadenas de tres o más moléculas de azúcar
unidas entre sí sola. Las cadenas largas de moléculas de azúcar llamadas
almidones sirven como una forma de almacenamiento de energía en las
plantas y cuando comemos estos vegetales, el cuerpo descompone los
hidratos de carbono para sus necesidades de energía.
Todos los carbohidratos se descomponen en glucosa para producir la molécula
de energía ATP (trifosfato de adenosina). La eficiencia de este proceso
depende también de muchas vitaminas y minerales. La mayoría de las fuentes
naturales de carbohidratos complejos, tales como los enumerados en la tabla a
continuación, también tienen muchas de las vitaminas y minerales necesarios
para la producción de energía.
Lípidos
Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente
por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno; pero en porcentajes
mucho más bajos. Además pueden contener también
fósforo, nitrógeno y azufre .
Una característica básica de los lípidos, y de la que derivan sus principales
propiedades biológicas es la hidrofobicidad. La baja solubilidad de los lipídos se
debe a que su estructura química es fundamentalmente hidrocarbonada
(alifática, alicíclica o aromática), con gran cantidad de enlaces C-H y C-C
(Figura de la izquierda). La naturaleza de estos enlaces es 100% covalente y
su momento dipolar es mínimo. El agua, al ser una molécula muy polar, con
gran facilidad para formar puentes de hidrógeno, no es capaz de interaccionar
con estas moléculas. En presencia de moléculas lipídicas, el aguaadopta
en torno a ellas una estructura muy ordenada que maximiza las interacciones
entre las propias moléculas de agua, forzando a la molécula hidrofóbica al
interior de una estructura en forma de jaula, que también reduce la movilidad
del lípido. Todo ello supone una configuración de bajaentropía, que resulta
energéticamente desfavorable. Esta disminución de entropía es mínima si las
moléculas lipídicas se agregan entre sí, e interaccionan mediante fuerzas de
corto alcance, como las fuerzas de Van der Waals. Este fenómeno recibe el
nombre de efecto hidrofóbico (Figuras inferiores).
CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS
Los lípidos se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su
composición ácidos grasos (Lípidos saponificables) o no lo posean (
Lípidosinsaponificables ).
1. Lípidos saponificables
A. Simples
Acilglicéridos
Céridos
B. Complejos
Fosfolípidos
Glucolípidos
2. Lípidos insaponificables
A. Terpenos
B. Esteroides
C. Prostaglandinas
ÁCIDOS GRASOS
Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena
hidrocarbonada de tipo lineal, y con un número par de átomos de carbono.
Tienen en un extremo de la cadena un grupo carboxilo (-COOH).
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos :
Los ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples entre los
átomos de carbono. Son ejemplos de este tipo de ácidos el mirístico
(14C);el palmítico (16C) y el esteárico (18C) .
Los ácidos grasos insaturados tienen uno o varios enlaces dobles en su
cadena y sus moléculas presentan codos, con cambios de dirección en
los lugares dónde aparece un doble enlace. Son ejemplos el oléico (18C,
un doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles enlaces).
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Propiedades de los ácidos grasos
Solubilidad. Los ácidos grasos poseen una zona hidrófila, el grupo
carboxilo (-COOH) y una zona lipófila, la cadena hidrocarbonada que
presenta grupos metileno (-CH2-) y grupos metilo (-CH3) terminales.
Por eso las moléculas de los ácidos grasos son anfipáticas, pues por
una parte, la cadena alifática es apolar y por tanto, soluble en
disolventes orgánicos (lipófila), y por otra, el grupo carboxilo es polar y
soluble en agua (hidrófilo).
Desde el punto de vista químico, los ácidos grasos son capaces de
formar enlaces éster con los grupos alcohol de otras moléculas.
Cuando estos enlaces se hidrolizan con un álcali, se rompen y se
obtienen las sales de los ácidos grasos correspondientes, denominados
jabones, mediante un proceso denominado saponificación.
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LÍPIDOS SIMPLES
Son lípidos saponificables en cuya composición química sólo intervienen
carbono, hidrógeno y oxígeno.
Acilglicéridos
Son lípidos simples formados por la esterificación de una,dos o tres moléculas
de ácidos grasos con una molécula de glicerina. También reciben el nombre de
glicéridos o grasas simples
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Según el número de ácidos grasos, se distinguen tres tipos de estos lípidos:
los monoglicéridos, que contienen una molécula de ácido graso
los diglicéridos, con dos moléculas de ácidos grasos
los triglicéridos, con tres moléculas de ácidos grasos.
Los acilglicéridos frente a bases dan lugar a reacciones de saponificación en la
que se producen moléculas de jabón.
Ceras
Las ceras son ésteres de ácidos grasos de cadena larga,
con alcoholes también de cadena larga. En general son sólidas y totalmente
insolubles en agua. Todas las funciones que realizan están relacionadas con
su impermeabilidad al agua y con su consistencia firme. Así las plumas, el pelo
, la piel,las hojas, frutos, están cubiertas de una capa cérea protectora.
Una de las ceras más conocidas es la que segregan las abejas para
confeccionar su panal.
LÍPIDOS COMPLEJOS
Son lípidos saponificables en cuya estructura molecular además de carbono,
hidrógeno y oxígeno, hay también nitrógeno,fósforo, azufre o un glúcido.
Son las principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de la
membrana, por lo que también se llaman lípidos de membrana. Son tammbién
moléculas anfipáticas.
Fosfolípidos
Se caracterizan pr presentar un ácido ortofosfórico en su zona polar. Son las
moléculas más abundantes de la membrana citoplasmática.
Algunos ejemplos de fosfolípidos
Para ver los gráficos seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Glucolípidos
Son lípidos complejos que se caracterizan por poseer un glúcido. Se
encuentran formando parte de las bicapas lipídicas de las membranas de todas
las células, especialmente de las neuronas. Se sitúan en la cara externa de la
membrana celular, en donde realizan una función de relación celular, siendo
receptores de moléculas externas que darán lugar a respuestas celulares.
Terpenos
Son moléculas lineales o cíclicas que cumplen funciones muy variadas, entre
los que se pueden citar:
Esencias vegetales como el mentol, el geraniol, limoneno, alcanfor,
eucaliptol,vainillina.
Vitaminas, como la vit.A, vit. E, vit.K.
Pigmentos vegetales, como la carotina y la xantofila.
Esteroides
Los esteroides son lípidos que derivan del esterano. Comprenden dos grandes
grupos de sustancias:
1. Esteroles: Como el colesterol y las vitaminas D.
2. Hormonas esteroideas: Como las hormonas suprarrenales y las
hormonas sexuales.
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
El colesterol forma parte estructural de las membranas a las que confiere
estabilidad. Es la molécula base que sirve para la síntesis de casi todos los
esteroides
HORMONAS SEXUALES
Entre las hormonas sexuales se encuentran la progesterona que prepara los
órganos sexuales femeninos para la gestación y la testosterona responsable de
los caracteres sexuales masculinos.
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
HORMONAS SUPRARRENALES
Entre las hormonas suprarrenales se encuentra la cortisona, que actúa en
el metabolismo de los glúcidos, regulando
regulando la síntesis de glucógeno.
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Prostaglandinas
Las prostaglandinas son lípidos cuya molécula básica está constituída por 20
átomos de carbono que forman un anillo ciclopentano y dos cadenas alifáticas.
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior
Las funciones son diversas. Entre ellas destaca la producción de sustancias
que regulan la coagulación de la sangre y cierre de las heridas; la aparición de
la fiebre como defensa de las infecciones; la reducción de la secreción de jugos
gástricos. Funcionan como hormonas locales.
Proteínas
Las proteínas son compuestos químicos muy
complejos que se encuentran en todas las células
vivas: en la sangre, en la leche, en los huevos y
en toda clase de semillas y pólenes. Hay ciertos
elementos químicos que todas ellas poseen, pero
los diversos tipos de proteínas los contienen en
diferentes cantidades. En todas se encuentran un
alto porcentaje de nitrógeno, así como de
oxígeno, hidrógeno y carbono. En la mayor parte
de ellas existe azufre, y en algunas fósforo y
hierro.
Las proteínas son sustancias complejas, formadas por la unión de ciertas
sustancias más simples llamadas aminoácidos, que los vegetales sintetizan a
partir de los nitratos y las sales amoniacales del suelo. Los animales herbívoros
reciben sus proteínas de las plantas; el hombre puede obtenerlas de las
plantas o de los animales, pero las proteínas de origen animal son de mayor
valor nutritivo que las vegetales. Esto se debe a que, de los aminoácidos que
se conocen, que son veinticuatro, hay nueve que son imprescindibles para la
vida, y es en las proteínas animales donde éstas se encuentran en mayor
cantidad.
Átomo de carbono
El valor químico (o "puntuación química") de una proteína se define como el
cociente entre los miligramos del aminoácido limitante existentes por gramo de
la proteína en cuestión y los miligramos del mismo aminoácido por gramo de
una proteína de referencia. El aminoácido limitante es aquel en el que el déficit
es mayor comparado con la proteína de referencia, es decir, aquel que, una
vez realizado el cálculo, da un valor químico mas bajo. La "proteína de
referencia" es una proteína teórica definida por la FAO con la composición
adecuada para satisfacer correctamente las necesidades proteicas. Se han
fijado distintas proteínas de referencia dependiendo de la edad, ya que las
necesidades de aminoácidos esenciales son distintas. Las proteínas de los
cereales son en general severamente deficientes en lisina, mientras que las de
las leguminosas lo son en aminoácidos azufrados (metionina y cisteina). Las
proteínas animales tienen en general composiciones mas próximas a la
considerada ideal.
Son compuestos orgánicos de elevado peso molecular, formados por carbono,
hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Cumplen la importante función de
sintetizar las proteínas específicas de las células y de almacenar, duplicar y
transmitir los caracteres hereditarios. Los ácidos nucleicos, representados por
el ADN (ácido desoxirribonucleico) y por el ARN (ácido ribonucleico), son
macromoléculas formadas por la unión de moléculas más pequeñas
llamadasnucleótidos.
NUCLEÓTIDOSSon moléculas compuestas por grupos fosfato, un
monosacárido de cinco carbonos (pentosa) y una base nitrogenada. Además
de constituir los ácidos nucleicos forman parte de coenzimas y de moléculas
que contienen energía.Los nucleótidos tienen importantes funciones, entre ellas
el transporte de átomos en la cadena respiratoria mitocondrial, intervenir en el
proceso de fotosíntesis, transporte de energía principalmente en forma de
adenosintrifosfato (ATP) y transmisión de los caracteres hereditarios.
Esquema de un nucleótido
Grupos fosfatoSon los que dan la
característica ácida al ADN y ARN. Estos ácidos nucleicos, al tener nucleótidos
con un solo radical (monofosfato) son estables. Cuando el nucleótido contiene
más grupos fosfato (difosfato, trifosfato) se vuelve inestable, como sucede con
el adenosintrifosfato o ATP. En consecuencia, se rompe un enlace fosfato y se
libera la energía que lo une al nucleótido. Los grupos fosfato forman parte de la
bicapa lipídica de las membranas celulares.
Pentosas Son monosacáridos con cinco carbono
en su molécula. En los ácidos nucleicos hay dos tipos de pentosas, la
desoxirribosa presente en el ADN y la ribosa, que forma parte del ARN.
Bases nitrogenadasTambién hay dos tipos. Las derivadas de la purina son
la adenina y la guanina y las que derivan de la pirimidina son la citosina,
latimina y el uracilo.
Bases nitrogenadas
La timina está presente solo en el
ADN, mientras que el uracilo está únicamente en el ARN. El resto de las bases
nitrogenadas forma parte de ambos ácidos nucleicos.
La asociación de los nucleótidos con otras
estructuras moleculares permite la transmisión de caracteres hereditarios y el
transporte de energía.
NUCLEÓSIDOSEs la unión de una pentosa con una base nitrogenada, a través
del carbono 1’ del monosacárido con un nitrógeno de la base. Al establecerse
la unión química se desprende una molécula de agua.
Esquema de un nucleósido
Los nucleósidos se identifican de acuerdo
a la base nitrogenada de la cual provienen. Si derivan de bases purínicas llevan
el sufijo “osina”. Si lo hacen de bases pirimidínicas se agrega la terminación
“idina”. Además, si el nucleósido está unido a la desoxirribosa se le agrega el
prefijo “desoxi”.
Nomenclatura de los nucleósidos
De acuerdo a lo
señalado, un nucleótido está formado por un nucleósido unido a uno o más
grupos fosfato. Los nucleótidos se identifican de manera similar que los
nucleósidos, omitiendo la última vocal y añadiendo la palabra “fosfato”, por
ejemplo, adenosin fosfato, desoxicitidin fosfato, uridin fosfato, etc.
Los ácidos nucleicos
son larguísimas cadenas formadas por millones de nucleótidos que se unen
entre sí por enlaces de fosfatos. La base nitrogenada del nucleótido se une al
carbono 1’ de la molécula de pentosa y el grupo fosfato al carbono 5’. La
columna vertebral de la cadena o hilera la constituyen el grupo fosfato y la
pentosa.
ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)Es una molécula sumamente
compleja que contiene toda la información genética del individuo. El ADN
regula el control metabólico de todas las células.
El ADN posee una doble cadena o hilera de polinucleótidos, ambas con forma
helicoidal y ensamblada a manera de escalera. Es un ácido nucleico presente
en el núcleo, en las mitocondrias y en los cloroplastos de todas las células
eucariotas. Se dispone de manera lineal, aunque en las procariotas tiene forma
circular y está disperso en el citoplasma.
Para su estudio se lo divide en cuatro estructuras.
Estructura primaria del ADN
Como fue señalado, cada nucleótido está compuesto por una molécula de
ácido fosfórico, una desoxirribosa como pentosa y cuatro bases nitrogenadas
que son la adenina, citosina, guanina y timina.
Estructura secundaria del ADN
El ADN está formado por dos hileras o cadenas de polinucleótidos. El
nucleótido de cada hilera sigue a otro nucleótido, y este a su vez al siguiente.
De esta forma, cada nucleótido se denomina de acuerdo a la secuencia de
cada base nitrogenada. Por ejemplo, una de las secuencias puede ser G-T-A-
C-A-T-G-C. Una determinada secuencia de nucleótidos del ADN se denomina
gen. Los genes se ubican en un determinado lugar de los cromosomas, y
ejercen funciones específicas.
Las bases
nitrogenadas de una cadena o hilera están orientadas hacia las bases
nitrogenadas de la otra hilera complementaria, unidas entre sí por puentes de
hidrógeno.
Las bases enfrentadas
de cada hilera no lo hacen al azar, sino que la adenina se une siempre a la
timina (A-T) mediante dos puentes de hidrógeno y la citosina hace lo propio con
la guanina (C-G) a través de tres puentes de hidrógeno, tal como puede verse
en el siguiente esquema. De esta forma, las dos hileras permanecen
conectadas en toda su longitud.
La forma en que se disponen
las cuatro bases nitrogenadas a lo largo de toda la cadena es la responsable
de codificar la información genética de la célula, con instrucciones para
controlar el desarrollo y las funciones del individuo. Numerosas proteínas como
las histonas y factores de transcripción se adosan a la molécula de ADN con el
fin de regular su expresión.
Estructura secundaria del ADN
Estructura terciaria del
ADN
El ADN no está libre dentro del núcleo de la célula, sino que está organizado en
un complejo llamado cromatina. Se denomina cromatina a la estructura
formada por ADN y proteínas histónicas y no histónicas. La cromatina está
inmersa en el jugo nuclear cuando la célula está en interfase, es decir, entre
dos mitosis. En esa etapa, la molécula de ADN forma largos y numerosos
filamentos que se enrollan a sucesivas moléculas de proteínas especiales
llamadas histonas. Esto produce que el ADN sufra una importante
compactación, puesto que en cada enrollamiento el ADN da casi dos vueltas
sobre cuatro pares de histonas. Esas histonas, que se reconocen como H2A,
H2B, H3 y H4, forman el octámero de histonas al agruparse de a pares.
El ADN enrollado junto al octámero se denomina cromatosoma. Entre dos
cromatosomas se ubica el ADN espaciador, al que está asociada otra proteína
histónica llamada H1, que mantiene en posición al ADN en el octámer
Cada cromatosoma seguido de la histona H1 y del ADN espaciador forma las
unidades fundamentales de la cromatina de las células eucariotas, llamadas
nucleosomas. Los nucleosomas, con unos 100 ángstrom de diámetro, adoptan
la forma de un collar de perlas, forma en que se observa la cromatina mediante
microscopía electrónica cuando la célula está en interfase.
Disposición en collar de perlas de la fibra de cromatina
Estructura cuaternaria del ADN
Los nucleosomas también se compactan enrollándose de manera helicoidal.
Forman estructuras de alrededor de 300 ángstrom de diámetro, denominadas
solenoides. Cuando la célula entra en mitosis, las fibras de cromatina se
pliegan entre sí y se compactan aún más, formando los cromosomas.
Las proteínas no histónicas actúan como un andamiaje sobre los solenoides,
ensamblándose en forma de espiral. Estas proteínas brindan un armazón a la
fibra de cromatina y colaboran en su plegamiento.
Funciones del ADN
-Almacenamiento de la información genética
-Replicación de su propia molécula
-Síntesis de ARN (transcripción)
-Transferencia de la información genética
La replicación o duplicación de la molécula de ADN se produce en la interfase
de la división celular, más precisamente en la fase S, con el objetivo de
conservar la información genética. Los puentes de hidrógeno que unen las dos
hileras de polinucleótidos se rompen, con lo cual ambas cadenas se separan,
sirviendo cada una de molde para fabricar una nueva hilera complementaria. La
enzima ADN polimerasa se encarga de agregar nucleótidos fabricados por la
célula que están esparcidos en el núcleo. Dicha enzima los va añadiendo a
cada hilera separada conforme con la secuencia adenosina-timina y citosina-
guanina (A-T y C-G). Al terminar la duplicación se obtienen dos moléculas
idénticas de ADN de forma helicoidal, cada una con una hilera original y otra
hilera neoformada.El núcleo tiene ahora el doble del ADN y de proteínas que al
principio. De esta manera, la información genética de la célula madre será
transmitida a las células hijas al producirse la mitosis.
ACIDO RIBONUCLEICO (ARN)A
diferencia del ADN que posee
desoxirribosa y timina, el ARN está
formado por ribosa como monosacárido
y uracilo como una de las bases
nitrogenadas. El ARN forma una sola
cadena de polinucleótidos dispuesta en
manera lineal. Está presente en el
citoplasma de las células procariotas y
eucariotas.
La formación o síntesis de ARN se
realiza a partir del ADN mediante la
enzima ARN polimerasa, que copia una
secuencia de nucleótidos (genes) de una hilera del ADN.
El ARN controla las etapas intermedias en la formación (síntesis) de proteínas.
Existen cuatro tipos de ARN con distintas funciones. Ellos son el ARN
mensajero, el ARN de transferencia, el ARN ribosómico y el ARN
heteronuclear.
-ARN mensajero (ARNm)
Se forma a partir del molde de una hilera de ADN. El ARN mensajero
transporta la información para sintetizar una proteína copiada del ADN, desde
el núcleo hasta el citoplasma, pasando por los poros de la membrana nuclear o
carioteca. Luego se acopla a los ribosomas, organelas celulares donde se
produce la síntesis de proteínas. Un codón está formado por tres nucleótidos
del ARNm. Cada codón contiene un aminoácido diferente. Por lo tanto, a partir
de la sucesión de los nucleótidos del ARNm se arma la secuencia de
aminoácidos de la proteína. Debe recordarse que una serie de aminoácidos
forman una proteína. El ARNm se degrada rápidamente por acción enzimática.
-ARN de transferencia (ARNt)
Tiene por función transportar aminoácidos hacia el ribosoma. En un extremo de
su estructura, el ARNt posee un lugar específico para que se fije el aminoácido.
En el otro extremo tiene un anticodón, formado por tres nucleótidos que se
unen al codón del ARNm por puentes de hidrógeno.
-ARN ribosómico (ARNr)
Se unen a proteínas para formar los ribosomas, organelas formadas por dos
subunidades, una mayor y otra menor. En los ribosomas se produce la síntesis
de proteínas. El ARNr se sitúa en el citoplasma, y es el tipo de ácido
ribonucleico más abundante de las células. El ARN nucleolar, ubicado en el
nucléolo de las eucariotas, es el precursor del ARN ribosómico.
Por Andrés Olaya chuchuca

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Unidad 3

  • 1. Unidad 3 Cuatro familias de moléculas biológicas ( carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos) Moléculas organicas: El Carbono En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas orgánicas en gran cantidad: carbohidratos, lípidos, proteínas y nucleótidos. Todas estas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Además, las proteínas contienen nitrógeno y azufre, y los nucleótidos, así como algunos lípidos, contienen nitrógeno y fósforo. Se ha dicho que es suficiente reconocer cerca de 30 moléculas para tener un conocimiento que permita trabajar con la bioquímica de las células. Dos de esas moléculas son los azúcares glucosa y ribosa; otra, un lípido; otras veinte, los aminoácidos biológicamente importantes; y cinco las bases nitrogenadas, moléculas que contienen nitrógeno y son constituyentes claves de los nucleótidos. Carbono Las propiedades físicas y químicas del carbono dependen de la estructura cristalina del elemento. Un gran número de metales se combinan con el elemento a temperaturas elevadas para formar carburos. Con el oxígeno forma tres compuestos gaseosos: monóxido de carbono, CO, dióxido de carbono, CO2, y subóxido de carbono, C3O2. Los dos primeros son los más importantes desde el punto de vista industrial. El carbono es un elemento único en la química porque forma un número de compuestos mayor que la suma total de todos los otros elementos combinados.
  • 2. El grupo más grande de estos compuestos es el constituido por carbono e hidrógeno. Se estima que se conoce un mínimo de 1.000.000 de compuestos orgánicos y este número crece rápidamente cada año. Aunque la clasificación no es rigurosa, el carbono forma otra serie de compuestos considerados como inorgánicos, en un número mucho menor al de los orgánicos. Las tres formas de carbono elemental existentes en la naturaleza (diamante, grafito y carbono amorfo) son sólidos con puntos de fusión extremadamente altos, e insolubles en todos los disolventes a temperaturas ordinarias. Las propiedades físicas de las tres formas difieren considerablemente a causa de las diferencias en su estructura cristalina. En el diamante, el material más duro que se conoce, cada átomo está unido a otros cuatro en una estructura tridimensional, mientras que el grafito consiste en láminas débilmente unidas de átomos dispuestos en hexágonos. El carbono químicamente puro se prepara por descomposición térmica del azúcar (sacarosa) en ausencia de aire. El carbono tiene la capacidad única de enlazarse con otros átomos de carbono para formar compuestos en cadena y cíclicos muy complejos. Esta propiedad conduce a un número casi infinito de compuestos de carbono, siendo los más comunes los que contienen carbono e hidrógeno. Sus primeros compuestos fueron identificados a principios del siglo XIX en la materia viva, y, debido a eso, el estudio de los compuestos de carbono se denominó química orgánica. A temperaturas normales, el carbono se caracteriza por su baja reactividad. A altas temperaturas, reacciona directamente con la mayoría de los metales formando carburos, y con el oxígeno formando monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2). Pieza de carbono
  • 3. El carbono en forma de coque se utiliza para eliminar el oxígeno de las menas que contienen óxidos de metales, obteniendo así el metal puro. El carbono forma también compuestos con la mayoría de los elementos no metálicos, aunque algunos de esos compuestos, como el tetracloruro de carbono (CCl4), han de ser obtenidos indirectamente. Estado natural El carbono es un elemento ampliamente distribuido en la naturaleza, aunque sólo constituye un 0,025% de la corteza terrestre, donde existe principalmente en forma de carbonatos. Varios minerales, como caliza, dolomita, yeso y mármol, tienen carbonatos. Todas las plantas y animales vivos están formados de compuestos orgánicos complejos en donde el carbono está combinado con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos. Carbohidratos Son uno de los principales componentes de la alimentación. Esta categoría de alimentos abarca azúcares, almidones y fibra. Los carbohidratos se clasifican como simples o complejos. La clasificación depende de la estructura química del alimento y de la rapidez con la cual se digiere y se absorbe el azúcar. Los carbohidratos simples tienen uno (simple) o dos (doble) azúcares, mientras que los carbohidratos complejos tienen tres o más. Los ejemplos de azúcares simples provenientes de alimentos abarcan: Fructosa (se encuentra en las frutas) Galactosa (se encuentra en los productos lácteos) Los azúcares dobles abarcan: Lactosa (se encuentra en los productos lácteos) Maltosa (se encuentra en ciertas verduras y en la cerveza) Sacarosa (azúcar de mesa)
  • 4. La miel también es un azúcar doble, pero a diferencia del azúcar de mesa, contiene una pequeña cantidad de vitaminas y minerales. (Nota: a los niños menores de 1 año no se les debe dar miel). Los carbohidratos complejos, a menudo llamados alimentos "ricos en almidón", incluyen: Las legumbres Las verduras ricas en almidón Los panes y cereales integrales Los carbohidratos simples que contienen vitaminas y minerales se encuentran en forma natural en: Las frutas La leche y sus derivados Las verduras Los carbohidratos simples también se encuentran en los azúcares procesados y refinados como: Las golosinas Las bebidas carbonatadas (no dietéticas) regulares, como las bebidas gaseosas Los jarabes El azúcar de mesa Los azúcares refinados suministran calorías, pero carecen de vitaminas, minerales y fibra. Estos azúcares simples a menudo son llamados "calorías vacías" y pueden llevar al aumento de peso. Igualmente, muchos alimentos refinados, como la harina blanca, el azúcar y el arroz blanco, carecen de vitaminas del complejo B y otros importantes nutrientes, a menos que aparezcan etiquetados como "enriquecidos". Lo más sano es obtener carbohidratos, vitaminas y otros nutrientes en la forma más natural posible, por ejemplo, de frutas en lugar del azúcar de mesa.
  • 5. Carbohidratos simples Los carbohidratos simples son descompuestos rápidamente por el cuerpo para ser usados como energía y se encuentran en forma natural en alimentos como las frutas, la leche y sus derivados, al igual que en azúcares procesados y refinados como los dulces, el azúcar común, los almíbares y las gaseosas. La mayor parte de la ingesta de carbohidratos debe provenir de carbohidratos complejos (almidones) y azúcares naturales, en lugar de azúcares procesados o refinados. Carbohidratos complejos Los carbohidratos complejos son cadenas de tres o más moléculas de azúcar unidas entre sí sola. Las cadenas largas de moléculas de azúcar llamadas almidones sirven como una forma de almacenamiento de energía en las plantas y cuando comemos estos vegetales, el cuerpo descompone los hidratos de carbono para sus necesidades de energía. Todos los carbohidratos se descomponen en glucosa para producir la molécula de energía ATP (trifosfato de adenosina). La eficiencia de este proceso depende también de muchas vitaminas y minerales. La mayoría de las fuentes naturales de carbohidratos complejos, tales como los enumerados en la tabla a continuación, también tienen muchas de las vitaminas y minerales necesarios para la producción de energía. Lípidos Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno; pero en porcentajes mucho más bajos. Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre . Una característica básica de los lípidos, y de la que derivan sus principales propiedades biológicas es la hidrofobicidad. La baja solubilidad de los lipídos se debe a que su estructura química es fundamentalmente hidrocarbonada
  • 6. (alifática, alicíclica o aromática), con gran cantidad de enlaces C-H y C-C (Figura de la izquierda). La naturaleza de estos enlaces es 100% covalente y su momento dipolar es mínimo. El agua, al ser una molécula muy polar, con gran facilidad para formar puentes de hidrógeno, no es capaz de interaccionar con estas moléculas. En presencia de moléculas lipídicas, el aguaadopta en torno a ellas una estructura muy ordenada que maximiza las interacciones entre las propias moléculas de agua, forzando a la molécula hidrofóbica al interior de una estructura en forma de jaula, que también reduce la movilidad del lípido. Todo ello supone una configuración de bajaentropía, que resulta energéticamente desfavorable. Esta disminución de entropía es mínima si las moléculas lipídicas se agregan entre sí, e interaccionan mediante fuerzas de corto alcance, como las fuerzas de Van der Waals. Este fenómeno recibe el nombre de efecto hidrofóbico (Figuras inferiores). CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS Los lípidos se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (Lípidos saponificables) o no lo posean ( Lípidosinsaponificables ). 1. Lípidos saponificables A. Simples Acilglicéridos Céridos B. Complejos
  • 7. Fosfolípidos Glucolípidos 2. Lípidos insaponificables A. Terpenos B. Esteroides C. Prostaglandinas ÁCIDOS GRASOS Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal, y con un número par de átomos de carbono. Tienen en un extremo de la cadena un grupo carboxilo (-COOH). Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos : Los ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono. Son ejemplos de este tipo de ácidos el mirístico (14C);el palmítico (16C) y el esteárico (18C) . Los ácidos grasos insaturados tienen uno o varios enlaces dobles en su cadena y sus moléculas presentan codos, con cambios de dirección en los lugares dónde aparece un doble enlace. Son ejemplos el oléico (18C, un doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles enlaces). Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior Propiedades de los ácidos grasos Solubilidad. Los ácidos grasos poseen una zona hidrófila, el grupo carboxilo (-COOH) y una zona lipófila, la cadena hidrocarbonada que presenta grupos metileno (-CH2-) y grupos metilo (-CH3) terminales. Por eso las moléculas de los ácidos grasos son anfipáticas, pues por una parte, la cadena alifática es apolar y por tanto, soluble en disolventes orgánicos (lipófila), y por otra, el grupo carboxilo es polar y soluble en agua (hidrófilo).
  • 8. Desde el punto de vista químico, los ácidos grasos son capaces de formar enlaces éster con los grupos alcohol de otras moléculas. Cuando estos enlaces se hidrolizan con un álcali, se rompen y se obtienen las sales de los ácidos grasos correspondientes, denominados jabones, mediante un proceso denominado saponificación. Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior LÍPIDOS SIMPLES Son lípidos saponificables en cuya composición química sólo intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Acilglicéridos Son lípidos simples formados por la esterificación de una,dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina. También reciben el nombre de glicéridos o grasas simples Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior Según el número de ácidos grasos, se distinguen tres tipos de estos lípidos: los monoglicéridos, que contienen una molécula de ácido graso los diglicéridos, con dos moléculas de ácidos grasos los triglicéridos, con tres moléculas de ácidos grasos. Los acilglicéridos frente a bases dan lugar a reacciones de saponificación en la que se producen moléculas de jabón. Ceras Las ceras son ésteres de ácidos grasos de cadena larga, con alcoholes también de cadena larga. En general son sólidas y totalmente insolubles en agua. Todas las funciones que realizan están relacionadas con su impermeabilidad al agua y con su consistencia firme. Así las plumas, el pelo , la piel,las hojas, frutos, están cubiertas de una capa cérea protectora. Una de las ceras más conocidas es la que segregan las abejas para confeccionar su panal.
  • 9. LÍPIDOS COMPLEJOS Son lípidos saponificables en cuya estructura molecular además de carbono, hidrógeno y oxígeno, hay también nitrógeno,fósforo, azufre o un glúcido. Son las principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de la membrana, por lo que también se llaman lípidos de membrana. Son tammbién moléculas anfipáticas. Fosfolípidos Se caracterizan pr presentar un ácido ortofosfórico en su zona polar. Son las moléculas más abundantes de la membrana citoplasmática. Algunos ejemplos de fosfolípidos Para ver los gráficos seleccione la opción "Descargar" del menú superior Glucolípidos Son lípidos complejos que se caracterizan por poseer un glúcido. Se encuentran formando parte de las bicapas lipídicas de las membranas de todas las células, especialmente de las neuronas. Se sitúan en la cara externa de la membrana celular, en donde realizan una función de relación celular, siendo receptores de moléculas externas que darán lugar a respuestas celulares. Terpenos Son moléculas lineales o cíclicas que cumplen funciones muy variadas, entre los que se pueden citar: Esencias vegetales como el mentol, el geraniol, limoneno, alcanfor, eucaliptol,vainillina. Vitaminas, como la vit.A, vit. E, vit.K. Pigmentos vegetales, como la carotina y la xantofila. Esteroides Los esteroides son lípidos que derivan del esterano. Comprenden dos grandes grupos de sustancias: 1. Esteroles: Como el colesterol y las vitaminas D.
  • 10. 2. Hormonas esteroideas: Como las hormonas suprarrenales y las hormonas sexuales. Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior El colesterol forma parte estructural de las membranas a las que confiere estabilidad. Es la molécula base que sirve para la síntesis de casi todos los esteroides HORMONAS SEXUALES Entre las hormonas sexuales se encuentran la progesterona que prepara los órganos sexuales femeninos para la gestación y la testosterona responsable de los caracteres sexuales masculinos. Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior HORMONAS SUPRARRENALES Entre las hormonas suprarrenales se encuentra la cortisona, que actúa en el metabolismo de los glúcidos, regulando regulando la síntesis de glucógeno. Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior Prostaglandinas Las prostaglandinas son lípidos cuya molécula básica está constituída por 20 átomos de carbono que forman un anillo ciclopentano y dos cadenas alifáticas. Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior Las funciones son diversas. Entre ellas destaca la producción de sustancias que regulan la coagulación de la sangre y cierre de las heridas; la aparición de la fiebre como defensa de las infecciones; la reducción de la secreción de jugos gástricos. Funcionan como hormonas locales.
  • 11. Proteínas Las proteínas son compuestos químicos muy complejos que se encuentran en todas las células vivas: en la sangre, en la leche, en los huevos y en toda clase de semillas y pólenes. Hay ciertos elementos químicos que todas ellas poseen, pero los diversos tipos de proteínas los contienen en diferentes cantidades. En todas se encuentran un alto porcentaje de nitrógeno, así como de oxígeno, hidrógeno y carbono. En la mayor parte de ellas existe azufre, y en algunas fósforo y hierro. Las proteínas son sustancias complejas, formadas por la unión de ciertas sustancias más simples llamadas aminoácidos, que los vegetales sintetizan a partir de los nitratos y las sales amoniacales del suelo. Los animales herbívoros reciben sus proteínas de las plantas; el hombre puede obtenerlas de las plantas o de los animales, pero las proteínas de origen animal son de mayor valor nutritivo que las vegetales. Esto se debe a que, de los aminoácidos que se conocen, que son veinticuatro, hay nueve que son imprescindibles para la vida, y es en las proteínas animales donde éstas se encuentran en mayor cantidad. Átomo de carbono
  • 12. El valor químico (o "puntuación química") de una proteína se define como el cociente entre los miligramos del aminoácido limitante existentes por gramo de la proteína en cuestión y los miligramos del mismo aminoácido por gramo de una proteína de referencia. El aminoácido limitante es aquel en el que el déficit es mayor comparado con la proteína de referencia, es decir, aquel que, una vez realizado el cálculo, da un valor químico mas bajo. La "proteína de referencia" es una proteína teórica definida por la FAO con la composición adecuada para satisfacer correctamente las necesidades proteicas. Se han fijado distintas proteínas de referencia dependiendo de la edad, ya que las necesidades de aminoácidos esenciales son distintas. Las proteínas de los cereales son en general severamente deficientes en lisina, mientras que las de las leguminosas lo son en aminoácidos azufrados (metionina y cisteina). Las proteínas animales tienen en general composiciones mas próximas a la considerada ideal.
  • 13. Son compuestos orgánicos de elevado peso molecular, formados por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Cumplen la importante función de sintetizar las proteínas específicas de las células y de almacenar, duplicar y transmitir los caracteres hereditarios. Los ácidos nucleicos, representados por el ADN (ácido desoxirribonucleico) y por el ARN (ácido ribonucleico), son macromoléculas formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadasnucleótidos. NUCLEÓTIDOSSon moléculas compuestas por grupos fosfato, un monosacárido de cinco carbonos (pentosa) y una base nitrogenada. Además de constituir los ácidos nucleicos forman parte de coenzimas y de moléculas que contienen energía.Los nucleótidos tienen importantes funciones, entre ellas el transporte de átomos en la cadena respiratoria mitocondrial, intervenir en el proceso de fotosíntesis, transporte de energía principalmente en forma de adenosintrifosfato (ATP) y transmisión de los caracteres hereditarios. Esquema de un nucleótido Grupos fosfatoSon los que dan la característica ácida al ADN y ARN. Estos ácidos nucleicos, al tener nucleótidos con un solo radical (monofosfato) son estables. Cuando el nucleótido contiene más grupos fosfato (difosfato, trifosfato) se vuelve inestable, como sucede con el adenosintrifosfato o ATP. En consecuencia, se rompe un enlace fosfato y se libera la energía que lo une al nucleótido. Los grupos fosfato forman parte de la bicapa lipídica de las membranas celulares.
  • 14. Pentosas Son monosacáridos con cinco carbono en su molécula. En los ácidos nucleicos hay dos tipos de pentosas, la desoxirribosa presente en el ADN y la ribosa, que forma parte del ARN. Bases nitrogenadasTambién hay dos tipos. Las derivadas de la purina son la adenina y la guanina y las que derivan de la pirimidina son la citosina, latimina y el uracilo. Bases nitrogenadas La timina está presente solo en el ADN, mientras que el uracilo está únicamente en el ARN. El resto de las bases nitrogenadas forma parte de ambos ácidos nucleicos. La asociación de los nucleótidos con otras estructuras moleculares permite la transmisión de caracteres hereditarios y el transporte de energía. NUCLEÓSIDOSEs la unión de una pentosa con una base nitrogenada, a través del carbono 1’ del monosacárido con un nitrógeno de la base. Al establecerse
  • 15. la unión química se desprende una molécula de agua. Esquema de un nucleósido Los nucleósidos se identifican de acuerdo a la base nitrogenada de la cual provienen. Si derivan de bases purínicas llevan el sufijo “osina”. Si lo hacen de bases pirimidínicas se agrega la terminación “idina”. Además, si el nucleósido está unido a la desoxirribosa se le agrega el prefijo “desoxi”. Nomenclatura de los nucleósidos De acuerdo a lo señalado, un nucleótido está formado por un nucleósido unido a uno o más grupos fosfato. Los nucleótidos se identifican de manera similar que los nucleósidos, omitiendo la última vocal y añadiendo la palabra “fosfato”, por ejemplo, adenosin fosfato, desoxicitidin fosfato, uridin fosfato, etc. Los ácidos nucleicos
  • 16. son larguísimas cadenas formadas por millones de nucleótidos que se unen entre sí por enlaces de fosfatos. La base nitrogenada del nucleótido se une al carbono 1’ de la molécula de pentosa y el grupo fosfato al carbono 5’. La columna vertebral de la cadena o hilera la constituyen el grupo fosfato y la pentosa. ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)Es una molécula sumamente compleja que contiene toda la información genética del individuo. El ADN regula el control metabólico de todas las células. El ADN posee una doble cadena o hilera de polinucleótidos, ambas con forma helicoidal y ensamblada a manera de escalera. Es un ácido nucleico presente en el núcleo, en las mitocondrias y en los cloroplastos de todas las células eucariotas. Se dispone de manera lineal, aunque en las procariotas tiene forma circular y está disperso en el citoplasma. Para su estudio se lo divide en cuatro estructuras. Estructura primaria del ADN Como fue señalado, cada nucleótido está compuesto por una molécula de ácido fosfórico, una desoxirribosa como pentosa y cuatro bases nitrogenadas que son la adenina, citosina, guanina y timina. Estructura secundaria del ADN El ADN está formado por dos hileras o cadenas de polinucleótidos. El nucleótido de cada hilera sigue a otro nucleótido, y este a su vez al siguiente. De esta forma, cada nucleótido se denomina de acuerdo a la secuencia de cada base nitrogenada. Por ejemplo, una de las secuencias puede ser G-T-A- C-A-T-G-C. Una determinada secuencia de nucleótidos del ADN se denomina gen. Los genes se ubican en un determinado lugar de los cromosomas, y ejercen funciones específicas.
  • 17. Las bases nitrogenadas de una cadena o hilera están orientadas hacia las bases nitrogenadas de la otra hilera complementaria, unidas entre sí por puentes de hidrógeno. Las bases enfrentadas de cada hilera no lo hacen al azar, sino que la adenina se une siempre a la timina (A-T) mediante dos puentes de hidrógeno y la citosina hace lo propio con la guanina (C-G) a través de tres puentes de hidrógeno, tal como puede verse en el siguiente esquema. De esta forma, las dos hileras permanecen conectadas en toda su longitud. La forma en que se disponen las cuatro bases nitrogenadas a lo largo de toda la cadena es la responsable de codificar la información genética de la célula, con instrucciones para controlar el desarrollo y las funciones del individuo. Numerosas proteínas como las histonas y factores de transcripción se adosan a la molécula de ADN con el
  • 18. fin de regular su expresión. Estructura secundaria del ADN Estructura terciaria del ADN El ADN no está libre dentro del núcleo de la célula, sino que está organizado en un complejo llamado cromatina. Se denomina cromatina a la estructura formada por ADN y proteínas histónicas y no histónicas. La cromatina está inmersa en el jugo nuclear cuando la célula está en interfase, es decir, entre dos mitosis. En esa etapa, la molécula de ADN forma largos y numerosos filamentos que se enrollan a sucesivas moléculas de proteínas especiales llamadas histonas. Esto produce que el ADN sufra una importante compactación, puesto que en cada enrollamiento el ADN da casi dos vueltas sobre cuatro pares de histonas. Esas histonas, que se reconocen como H2A, H2B, H3 y H4, forman el octámero de histonas al agruparse de a pares.
  • 19. El ADN enrollado junto al octámero se denomina cromatosoma. Entre dos cromatosomas se ubica el ADN espaciador, al que está asociada otra proteína histónica llamada H1, que mantiene en posición al ADN en el octámer Cada cromatosoma seguido de la histona H1 y del ADN espaciador forma las unidades fundamentales de la cromatina de las células eucariotas, llamadas
  • 20. nucleosomas. Los nucleosomas, con unos 100 ángstrom de diámetro, adoptan la forma de un collar de perlas, forma en que se observa la cromatina mediante microscopía electrónica cuando la célula está en interfase. Disposición en collar de perlas de la fibra de cromatina Estructura cuaternaria del ADN Los nucleosomas también se compactan enrollándose de manera helicoidal. Forman estructuras de alrededor de 300 ángstrom de diámetro, denominadas solenoides. Cuando la célula entra en mitosis, las fibras de cromatina se
  • 21. pliegan entre sí y se compactan aún más, formando los cromosomas. Las proteínas no histónicas actúan como un andamiaje sobre los solenoides, ensamblándose en forma de espiral. Estas proteínas brindan un armazón a la fibra de cromatina y colaboran en su plegamiento.
  • 22. Funciones del ADN -Almacenamiento de la información genética -Replicación de su propia molécula -Síntesis de ARN (transcripción) -Transferencia de la información genética La replicación o duplicación de la molécula de ADN se produce en la interfase de la división celular, más precisamente en la fase S, con el objetivo de conservar la información genética. Los puentes de hidrógeno que unen las dos hileras de polinucleótidos se rompen, con lo cual ambas cadenas se separan, sirviendo cada una de molde para fabricar una nueva hilera complementaria. La enzima ADN polimerasa se encarga de agregar nucleótidos fabricados por la célula que están esparcidos en el núcleo. Dicha enzima los va añadiendo a cada hilera separada conforme con la secuencia adenosina-timina y citosina- guanina (A-T y C-G). Al terminar la duplicación se obtienen dos moléculas idénticas de ADN de forma helicoidal, cada una con una hilera original y otra hilera neoformada.El núcleo tiene ahora el doble del ADN y de proteínas que al principio. De esta manera, la información genética de la célula madre será transmitida a las células hijas al producirse la mitosis. ACIDO RIBONUCLEICO (ARN)A diferencia del ADN que posee desoxirribosa y timina, el ARN está formado por ribosa como monosacárido y uracilo como una de las bases nitrogenadas. El ARN forma una sola cadena de polinucleótidos dispuesta en manera lineal. Está presente en el citoplasma de las células procariotas y eucariotas. La formación o síntesis de ARN se realiza a partir del ADN mediante la enzima ARN polimerasa, que copia una
  • 23. secuencia de nucleótidos (genes) de una hilera del ADN. El ARN controla las etapas intermedias en la formación (síntesis) de proteínas. Existen cuatro tipos de ARN con distintas funciones. Ellos son el ARN mensajero, el ARN de transferencia, el ARN ribosómico y el ARN heteronuclear. -ARN mensajero (ARNm) Se forma a partir del molde de una hilera de ADN. El ARN mensajero transporta la información para sintetizar una proteína copiada del ADN, desde el núcleo hasta el citoplasma, pasando por los poros de la membrana nuclear o carioteca. Luego se acopla a los ribosomas, organelas celulares donde se produce la síntesis de proteínas. Un codón está formado por tres nucleótidos del ARNm. Cada codón contiene un aminoácido diferente. Por lo tanto, a partir de la sucesión de los nucleótidos del ARNm se arma la secuencia de aminoácidos de la proteína. Debe recordarse que una serie de aminoácidos forman una proteína. El ARNm se degrada rápidamente por acción enzimática. -ARN de transferencia (ARNt) Tiene por función transportar aminoácidos hacia el ribosoma. En un extremo de su estructura, el ARNt posee un lugar específico para que se fije el aminoácido. En el otro extremo tiene un anticodón, formado por tres nucleótidos que se unen al codón del ARNm por puentes de hidrógeno. -ARN ribosómico (ARNr) Se unen a proteínas para formar los ribosomas, organelas formadas por dos subunidades, una mayor y otra menor. En los ribosomas se produce la síntesis de proteínas. El ARNr se sitúa en el citoplasma, y es el tipo de ácido ribonucleico más abundante de las células. El ARN nucleolar, ubicado en el nucléolo de las eucariotas, es el precursor del ARN ribosómico.
  • 24. Por Andrés Olaya chuchuca