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Naturaleza de las Moléculas Biológicas:
los componentes químicos de la célula
La masa de un organismo es agua. Si se evapora el agua, la mayor parte
del peso seco consta de moléculas que contienen átomos de carbono.
- Agua y Minerales
- Hidratos de Carbono
- Lípidos
- Proteínas
- Enzimas
- Ácidos Nucleicos
Los átomos de H. distribuidos
asimetricamente hacen la molecula polar
Las moléculas polarizadas se unen por puentes de
hidrógeno. Estos son responsables de la
cohesividad, alta tensión superficial, alto calor
específico y calor de evaporación
Los moléculas se unen formando
agrupaciones oscilantes
(A) Los puentes hidrógeno forman agrupaciones oscilantes.
(B) Por la agitación térmica las agrupaciones son de vida
muy corta, se rompen para formar configuraciones mas
aleatorias
Propiedades del agua
Propiedades del agua
Disposición espacial
Alto calor específico
Elevado calor latente de
vaporización
Elevada cohesión y
tensión superficial
Estabilidad térmica que transmite a los sistemas
complejos de los que forma parte, tales como
células y órganos de los seres vivos, contribuyendo
a su regulación térmica .
Moléculas polarizadas unidas por puentes de
hidrógeno.
Es un medio excepcional de reacción en el que las
moléculas de otras sustancias pueden moverse,
chocar entre sí y reaccionar químicamente.
Buena parte de la energía recibida por un sistema
que contenga agua se emplea en su evaporación, y no
se traduce en un aumento de la temperatura.
Componente mayoritario en la planta ( 80-90% del peso fresco en
plantas herbáceas y más del 50% en las plantas u órganos leñosos).
Una planta necesita mucha más agua que un animal de peso comparable
La mayor parte del agua se
retiene en su cuerpo y
continuamente se recicla.
Más del 90% del agua que entra
por el sistema de raíces se
desprende al aire en forma de
vapor de agua.
Transpiración
Función del Agua
Animal Vegetal
Función del Agua
Solvente
Un medio en el cual tienen lugar todas las reacciones
bioquímicas
Mantiene la turgencia: Presión de turgencia
Permite la difusión y el flujo masivo de solutos
Función del Agua
Solvente
 Medio para el movimiento de
moléculas en y entre células
 Afecta estructura de proteínas, polisacáridos,
ácidos nucleicos, y otros componentes celulares
Presión de Turgencia
Alargamiento celular
Intercambio gaseoso en las hojas
de los vegetales
Transporte en el floema
Transporte en membranas
Rigidez y estabilidad mecánica
(tejidos no lignificados)
Función del Agua
Potencial Hídrico
• Se puede definir como la capacidad de hacer trabajo:
Indica la variación de energía libre.
• Se define como la variación del potencial químico del
agua en una condición dada, respecto al potencial
químico del agua pura (= 0)
• El en los seres vivos es siempre negativo o 0.
• El agua se mueve de mayor a menor potencial.
• Permite predecir como se moverá el agua.
Proceso en el cual el protoplasto de una célula vegetal se
encoge debido a la pérdida de agua, formando un espacio
entre la membrana plasmática y la pared celular
Plasmólisis
8 am 2 pm
Déficit Hídrico
 Las vacuolas son unas estructuras llenas de fluido que
contienen varias sustancias. Son considerados los lisososmas
de las células vegetales.
 Generalmente, en las células animales, las vacuolas son pequeñas
y sirven para almacenar sustancias.
 En los organismos unicelulares, tienen diversas funciones
especializadas: digerir alimentos, bombear y retirar el exceso de
agua o de materiales de desecho del interior de la célula (vacuolas
contráctiles).
Las vacuolas constituyen un gran
compartimiento celular
 Son compartimentos celulares importantes para el
crecimiento celular.
 Almacenan numerosos compuestos.
 En células meristemáticas como en las células
embrionarias, pueden no estar presentes o son pequeñas.
 A medida que la célula se aleja del meristema y comienza a
recibir señales para alargarse, la vacuola se hace visible y
muchas vacuolas se reúnen en un gran compartimiento.
 La vacuola está separada del resto del citoplasma por una
membrana simple llamada tonoplasto.
 El tonoplasto es responsable de mantener la integridad de la
vacuola y controlar lo que entra y sale de ella.
 Durante muchos años se pensó que la vacuola contenía sólo agua
y sales. Estudios realizados con el contenido vacuolar de alga
unicelulares muy grandes y que poseen una inmensa vacuola como
Nitella sp. y Volonia sp. demostraron que el contenido vacuolar era
mucho más complejo.
Las vacuolas constituyen un gran
compartimiento celular
 Estos trabajos pioneros demostraron que las vacuolas contenían
además moléculas orgánicas complejas entre las cuales es posible
encontrar
Las vacuolas constituyen un gran
compartimiento celular
• Azúcares
• Metabolitos secundarios
• Hormonas
• Proteínas hidrolíticas y de reserva.
Naturaleza de las moléculas Biológicas
los componentes químicos de la célula
Cuando se descubrió esto se pensó que las moléculas que contienen
carbono sólo estaban presentes en los organismos vivos y por lo tanto se
les denominó moléculas orgánicas, para distinguirlas de las moléculas
inorgánicas observadas en el mundo inanimado. Conforme los químicos
aprendieron a sintetizar más y más moléculas compuestas de carbono
en el laboratorio, se perdió la mística relacionada con los compuestos
orgánicos. Los compuestos producidos por organismos vivientes se
denominan bioquímicos.
La química de la vida se centra alrededor de la química del átomo de
carbono. La cualidad esencial del carbono que le permite
desempeñar este papel es el increíble número de moléculas que
puede formar.
 El átomo de carbono posee cuatro electrones en su capa externa y por lo
tanto puede enlazarse a otros cuatro átomos.
 Cada átomo de carbono puede formar enlaces con otros carbonos y construir
moléculas con esqueletos que contienen largas cadenas de átomos de carbono.
 Los esqueletos de carbono pueden ser lineales, ramificados o cíclicos.
El colesterol, tiene una estructura con varios arreglos de átomos de carbono.
Naturaleza de las moléculas Biológicas:
los componentes químicos de la célula
Hidrocarburos
Podemos entender la naturaleza de las moléculas biológicas
iniciando el estudio con el grupo más simple de moléculas orgánicas, los
hidrocarburos, que sólo contienen átomos de carbono y de hidrógeno.
La molécula de etano C2H6 es un hidrocarburo simple que
consta de dos átomos de carbono unidos entre sí y además tres átomos
de hidrógeno.
Los hidrocarburos no se encuentran en
cantidad significativa en la mayor parte de
las células vivas (aunque constituyen la masa
de los combustibles fósiles formados a partir
de los restos de plantas y animales antiguos).
Clasificación de las moléculas
biológicas según su función
Las moléculas orgánicas comúnmente observadas dentro de las
células vivas se pueden dividir en varias categorías, según su
papel en el metabolismo.
1. Macromoléculas
2. Intermediarios metabólicos (metabolitos)
3. Moléculas con diversas funciones
Clasificación de las moléculas
biológicas según su función
1. Macromoléculas
Las moléculas que forman la estructura y ejecutan las
actividades de las células son moléculas grandes, altamente
organizadas, llamadas macromoléculas, que en todos los casos
contienen docenas a millones de átomos de carbono. Debido a su
tamaño pueden ejecutar tareas complejas con gran precisión y
eficiencia.
Las macromoléculas se pueden dividir en cuatro categorías
principales:
• Carbohidratos,
• Lípidos,
• Proteínas,
• Nucleótidos y Ácidos Nucleicos
Estas macromoléculas se construyen a partir de
monómeros mediante un proceso que recuerda el
acoplamiento de vagones de ferrocarril.
Clasificación de las moléculas
biológicas según su función
La estructura básica y función de cada familia de
macromoléculas es muy similar en todos los
organismos, desde bacterias hasta el ser humano.
Hay que observar con atención las secuencias
específicas de los monómeros que constituyen las
diferentes macromoléculas para apreciar la
diversidad entre los organismos.
Clasificación de las moléculas
biológicas según su función
2. Intermediarios metabólicos (metabolitos)
Los compuestos formados a lo largo de las
vías metabólicas pueden generar productos
que no tienen por sí mismos una función y a
los cuales se les denomina intermediarios
metabólicos.
Clasificación de las moléculas
biológicas según su función
3. Moléculas con diversas funciones
oVitaminas, cuya función primaria es la de coadyuvantes de
proteínas.
o Hormonas esferoides o aminoácidos.
o Moléculas que participan en el almacenamiento de
energía, como ATP.
o Moléculas reguladoras como el AMP cíclico.
o Productos de desperdicio metabólico como la urea.
Clasificación de las moléculas
biológicas según su función
Los azúcares se unen entre sí mediante enlaces glucosídicos y
se clasifican según el número de átomos de carbono que
presentan sus moléculas:
• Monosacacáridos
• Oligosacáridos
• Polisacáridos
Carbohidratos
Monosacacáridos:
 Glúcidos simples
 Tienen entre 3 – 7 átomos de carbono en sus moléculas
 Fórmula general es (CH2O)n
 Los azúcares con 3 átomos de carbono se denominan triosas;
los de 4 carbonos: tetrosas; los de 5 carbonos: pentosas; los
de 6: hexosas y los de 7: heptosas.
Carbohidratos
Carbohidratos
Tienen especial importancia biológica: RIBOSA y
la DESOXIRRIBOSA que forman parte de los
ácidos nucléicos (ARN y ADN).
Carbohidratos (Hexosas)
La GLUCOSA es la fuente de energía de vegetales y
animales. La GALACTOSA en la leche de los mamíferos y
la FRUCTOSA en diversos frutos.
Oligosacáridos:
 Glúcidos que resultan de la unión de 2 – 6 moléculas de
monosacáridos.
 Los más importantes son los disacáridos: MALTOSA,
SACAROSA y LACTOSA.
 SACAROSA (Glucosa y Fructosa): se extrae del tallo de la
caña de azúcar y de la raíz de la remolacha azucarera.
 LACTOSA (Glucosa y Galactosa): azúcar de la leche.
 MALTOSA (Glucosa y Glucosa): azúcar de malta (semillas de
cebada)
Carbohidratos
Los disacáridos a menudo se usan en las
plantas para almacenar energía por corto
tiempo, los más comunes en la naturaleza
son: Sacarosa, Maltosa y Lactosa.
Moléculas de disacáridos en las que se resaltan
los enlaces glucosídicos alfa y beta.
Carbohidratos (Disacáridos)
Polisacáridos:
 Glúcidos que resultan de la unión de un número elevado de
monosacáridos, constituyendo polímeros.
 Macromoléculas de estructura compleja muy difundidos en la
naturaleza.
 NO son solubles en agua.
 Carecen de sabor dulce.
 Pueden desempeñar funciones de reserva: ALMIDÓN (vegetales) –
GLUCÓGENO (animales) – CELULOSA (tallos) – QUITINA
(artrópodos).
Carbohidratos
En animales, el azúcar se almacena principalmente como
glucógeno, un polisacárido ramificado que constituye
una fuente de energía rápidamente disponible.
En las plantas, las reservas de glucosa se almacenan
como almidón, una mezcla de anulosa no ramificada y
amilopectina ramificada.
Carbohidratos
Polisacárido Constituyente del Almidón y el Glucógeno.
Conformado por unidades de glucosa en enlace alfa 1-4.
Carbohidratos
Polisacárido ramificado: Amilopectina
Constituyente del Almidón y el Glucógeno.
Carbohidratos
Carbohidratos
Funciones de Importancia Biológica:
 Energéticas: La Glucosa es el combustible fundamental
de los seres vivos.
 Reserva: Almidón (tallos subterráneos y semillas).
Glucógeno (músculos e hígado). El exceso
puede transformarse en grasa o proteínas.
 Estructurales o de Sostén: Celulosa (exclusivo en
plantas).
Quitina (artrópodos: insectos,
arácnidos, crustáceos, etc.).
Es un polímero estructural no
ramificado del aminoazúcar N-acetil
glucosamina, unido por enlaces
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  • 1. Naturaleza de las Moléculas Biológicas: los componentes químicos de la célula La masa de un organismo es agua. Si se evapora el agua, la mayor parte del peso seco consta de moléculas que contienen átomos de carbono. - Agua y Minerales - Hidratos de Carbono - Lípidos - Proteínas - Enzimas - Ácidos Nucleicos
  • 2. Los átomos de H. distribuidos asimetricamente hacen la molecula polar Las moléculas polarizadas se unen por puentes de hidrógeno. Estos son responsables de la cohesividad, alta tensión superficial, alto calor específico y calor de evaporación Los moléculas se unen formando agrupaciones oscilantes (A) Los puentes hidrógeno forman agrupaciones oscilantes. (B) Por la agitación térmica las agrupaciones son de vida muy corta, se rompen para formar configuraciones mas aleatorias Propiedades del agua
  • 3. Propiedades del agua Disposición espacial Alto calor específico Elevado calor latente de vaporización Elevada cohesión y tensión superficial Estabilidad térmica que transmite a los sistemas complejos de los que forma parte, tales como células y órganos de los seres vivos, contribuyendo a su regulación térmica . Moléculas polarizadas unidas por puentes de hidrógeno. Es un medio excepcional de reacción en el que las moléculas de otras sustancias pueden moverse, chocar entre sí y reaccionar químicamente. Buena parte de la energía recibida por un sistema que contenga agua se emplea en su evaporación, y no se traduce en un aumento de la temperatura.
  • 4. Componente mayoritario en la planta ( 80-90% del peso fresco en plantas herbáceas y más del 50% en las plantas u órganos leñosos). Una planta necesita mucha más agua que un animal de peso comparable La mayor parte del agua se retiene en su cuerpo y continuamente se recicla. Más del 90% del agua que entra por el sistema de raíces se desprende al aire en forma de vapor de agua. Transpiración Función del Agua Animal Vegetal
  • 5. Función del Agua Solvente Un medio en el cual tienen lugar todas las reacciones bioquímicas Mantiene la turgencia: Presión de turgencia Permite la difusión y el flujo masivo de solutos
  • 6. Función del Agua Solvente  Medio para el movimiento de moléculas en y entre células  Afecta estructura de proteínas, polisacáridos, ácidos nucleicos, y otros componentes celulares
  • 7. Presión de Turgencia Alargamiento celular Intercambio gaseoso en las hojas de los vegetales Transporte en el floema Transporte en membranas Rigidez y estabilidad mecánica (tejidos no lignificados) Función del Agua
  • 8. Potencial Hídrico • Se puede definir como la capacidad de hacer trabajo: Indica la variación de energía libre. • Se define como la variación del potencial químico del agua en una condición dada, respecto al potencial químico del agua pura (= 0) • El en los seres vivos es siempre negativo o 0. • El agua se mueve de mayor a menor potencial. • Permite predecir como se moverá el agua.
  • 9. Proceso en el cual el protoplasto de una célula vegetal se encoge debido a la pérdida de agua, formando un espacio entre la membrana plasmática y la pared celular Plasmólisis
  • 10. 8 am 2 pm Déficit Hídrico
  • 11.  Las vacuolas son unas estructuras llenas de fluido que contienen varias sustancias. Son considerados los lisososmas de las células vegetales.  Generalmente, en las células animales, las vacuolas son pequeñas y sirven para almacenar sustancias.  En los organismos unicelulares, tienen diversas funciones especializadas: digerir alimentos, bombear y retirar el exceso de agua o de materiales de desecho del interior de la célula (vacuolas contráctiles).
  • 12. Las vacuolas constituyen un gran compartimiento celular  Son compartimentos celulares importantes para el crecimiento celular.  Almacenan numerosos compuestos.  En células meristemáticas como en las células embrionarias, pueden no estar presentes o son pequeñas.  A medida que la célula se aleja del meristema y comienza a recibir señales para alargarse, la vacuola se hace visible y muchas vacuolas se reúnen en un gran compartimiento.
  • 13.  La vacuola está separada del resto del citoplasma por una membrana simple llamada tonoplasto.  El tonoplasto es responsable de mantener la integridad de la vacuola y controlar lo que entra y sale de ella.  Durante muchos años se pensó que la vacuola contenía sólo agua y sales. Estudios realizados con el contenido vacuolar de alga unicelulares muy grandes y que poseen una inmensa vacuola como Nitella sp. y Volonia sp. demostraron que el contenido vacuolar era mucho más complejo. Las vacuolas constituyen un gran compartimiento celular
  • 14.  Estos trabajos pioneros demostraron que las vacuolas contenían además moléculas orgánicas complejas entre las cuales es posible encontrar Las vacuolas constituyen un gran compartimiento celular • Azúcares • Metabolitos secundarios • Hormonas • Proteínas hidrolíticas y de reserva.
  • 15. Naturaleza de las moléculas Biológicas los componentes químicos de la célula Cuando se descubrió esto se pensó que las moléculas que contienen carbono sólo estaban presentes en los organismos vivos y por lo tanto se les denominó moléculas orgánicas, para distinguirlas de las moléculas inorgánicas observadas en el mundo inanimado. Conforme los químicos aprendieron a sintetizar más y más moléculas compuestas de carbono en el laboratorio, se perdió la mística relacionada con los compuestos orgánicos. Los compuestos producidos por organismos vivientes se denominan bioquímicos. La química de la vida se centra alrededor de la química del átomo de carbono. La cualidad esencial del carbono que le permite desempeñar este papel es el increíble número de moléculas que puede formar.
  • 16.  El átomo de carbono posee cuatro electrones en su capa externa y por lo tanto puede enlazarse a otros cuatro átomos.  Cada átomo de carbono puede formar enlaces con otros carbonos y construir moléculas con esqueletos que contienen largas cadenas de átomos de carbono.  Los esqueletos de carbono pueden ser lineales, ramificados o cíclicos. El colesterol, tiene una estructura con varios arreglos de átomos de carbono. Naturaleza de las moléculas Biológicas: los componentes químicos de la célula
  • 17. Hidrocarburos Podemos entender la naturaleza de las moléculas biológicas iniciando el estudio con el grupo más simple de moléculas orgánicas, los hidrocarburos, que sólo contienen átomos de carbono y de hidrógeno. La molécula de etano C2H6 es un hidrocarburo simple que consta de dos átomos de carbono unidos entre sí y además tres átomos de hidrógeno. Los hidrocarburos no se encuentran en cantidad significativa en la mayor parte de las células vivas (aunque constituyen la masa de los combustibles fósiles formados a partir de los restos de plantas y animales antiguos).
  • 18. Clasificación de las moléculas biológicas según su función Las moléculas orgánicas comúnmente observadas dentro de las células vivas se pueden dividir en varias categorías, según su papel en el metabolismo. 1. Macromoléculas 2. Intermediarios metabólicos (metabolitos) 3. Moléculas con diversas funciones
  • 19. Clasificación de las moléculas biológicas según su función 1. Macromoléculas Las moléculas que forman la estructura y ejecutan las actividades de las células son moléculas grandes, altamente organizadas, llamadas macromoléculas, que en todos los casos contienen docenas a millones de átomos de carbono. Debido a su tamaño pueden ejecutar tareas complejas con gran precisión y eficiencia.
  • 20. Las macromoléculas se pueden dividir en cuatro categorías principales: • Carbohidratos, • Lípidos, • Proteínas, • Nucleótidos y Ácidos Nucleicos Estas macromoléculas se construyen a partir de monómeros mediante un proceso que recuerda el acoplamiento de vagones de ferrocarril. Clasificación de las moléculas biológicas según su función
  • 21. La estructura básica y función de cada familia de macromoléculas es muy similar en todos los organismos, desde bacterias hasta el ser humano. Hay que observar con atención las secuencias específicas de los monómeros que constituyen las diferentes macromoléculas para apreciar la diversidad entre los organismos. Clasificación de las moléculas biológicas según su función
  • 22. 2. Intermediarios metabólicos (metabolitos) Los compuestos formados a lo largo de las vías metabólicas pueden generar productos que no tienen por sí mismos una función y a los cuales se les denomina intermediarios metabólicos. Clasificación de las moléculas biológicas según su función
  • 23. 3. Moléculas con diversas funciones oVitaminas, cuya función primaria es la de coadyuvantes de proteínas. o Hormonas esferoides o aminoácidos. o Moléculas que participan en el almacenamiento de energía, como ATP. o Moléculas reguladoras como el AMP cíclico. o Productos de desperdicio metabólico como la urea. Clasificación de las moléculas biológicas según su función
  • 24. Los azúcares se unen entre sí mediante enlaces glucosídicos y se clasifican según el número de átomos de carbono que presentan sus moléculas: • Monosacacáridos • Oligosacáridos • Polisacáridos Carbohidratos
  • 25. Monosacacáridos:  Glúcidos simples  Tienen entre 3 – 7 átomos de carbono en sus moléculas  Fórmula general es (CH2O)n  Los azúcares con 3 átomos de carbono se denominan triosas; los de 4 carbonos: tetrosas; los de 5 carbonos: pentosas; los de 6: hexosas y los de 7: heptosas. Carbohidratos
  • 26. Carbohidratos Tienen especial importancia biológica: RIBOSA y la DESOXIRRIBOSA que forman parte de los ácidos nucléicos (ARN y ADN).
  • 27. Carbohidratos (Hexosas) La GLUCOSA es la fuente de energía de vegetales y animales. La GALACTOSA en la leche de los mamíferos y la FRUCTOSA en diversos frutos.
  • 28. Oligosacáridos:  Glúcidos que resultan de la unión de 2 – 6 moléculas de monosacáridos.  Los más importantes son los disacáridos: MALTOSA, SACAROSA y LACTOSA.  SACAROSA (Glucosa y Fructosa): se extrae del tallo de la caña de azúcar y de la raíz de la remolacha azucarera.  LACTOSA (Glucosa y Galactosa): azúcar de la leche.  MALTOSA (Glucosa y Glucosa): azúcar de malta (semillas de cebada) Carbohidratos
  • 29. Los disacáridos a menudo se usan en las plantas para almacenar energía por corto tiempo, los más comunes en la naturaleza son: Sacarosa, Maltosa y Lactosa. Moléculas de disacáridos en las que se resaltan los enlaces glucosídicos alfa y beta. Carbohidratos (Disacáridos)
  • 30. Polisacáridos:  Glúcidos que resultan de la unión de un número elevado de monosacáridos, constituyendo polímeros.  Macromoléculas de estructura compleja muy difundidos en la naturaleza.  NO son solubles en agua.  Carecen de sabor dulce.  Pueden desempeñar funciones de reserva: ALMIDÓN (vegetales) – GLUCÓGENO (animales) – CELULOSA (tallos) – QUITINA (artrópodos). Carbohidratos
  • 31. En animales, el azúcar se almacena principalmente como glucógeno, un polisacárido ramificado que constituye una fuente de energía rápidamente disponible. En las plantas, las reservas de glucosa se almacenan como almidón, una mezcla de anulosa no ramificada y amilopectina ramificada. Carbohidratos
  • 32. Polisacárido Constituyente del Almidón y el Glucógeno. Conformado por unidades de glucosa en enlace alfa 1-4. Carbohidratos
  • 33. Polisacárido ramificado: Amilopectina Constituyente del Almidón y el Glucógeno. Carbohidratos
  • 34. Carbohidratos Funciones de Importancia Biológica:  Energéticas: La Glucosa es el combustible fundamental de los seres vivos.  Reserva: Almidón (tallos subterráneos y semillas). Glucógeno (músculos e hígado). El exceso puede transformarse en grasa o proteínas.  Estructurales o de Sostén: Celulosa (exclusivo en plantas). Quitina (artrópodos: insectos, arácnidos, crustáceos, etc.).
  • 35. Es un polímero estructural no ramificado del aminoazúcar N-acetil glucosamina, unido por enlaces glucosídicos ß (1--›4) que es parte del exoesqueleto de artrópodos y de las paredes celulares de muchos hongos. Carbohidratos