lunes, 23 de febrero de 2009

IMPORTANCIA DE LAS MOLECULAS BIOLOGICAS ORGANICAS SENCILLAS

A diferencia de la composición química de la corteza terrestre, la composición de una célula viva se fundamenta en u restringido conjunto de elementos, cuyos cuatro elementos son: el carbono C, el hidrogeno H, el oxigeno O, y el nitrógeno N, y la suma de estos elementos constituye el 99 % de su peso, esto ha traído como consecuencia, la aparición de una química de la vida distinta a la química inorgánica, la química orgánica.

La sustancia más abundante en la célula es el agua que constituye el 70 % del peso de la célula..Existen cuatro grandes familias de moléculas orgánicas pequeñas:

Glucidos o carbohidratos

Lípidos

Aminoácidos

Acidos nucleicos o Nucleotidos

Los carbohidratos

El carbono determina la conformación de los glucidos, de donde procede su nomenclatura. En un átomo puede haber de 3 a 7 carbonos. Dependiendo del numero de carbonos se llamará:

3 trilosa, 4 tetrosa, 5 pentosa, 6 hexosa, 7 heptosa.

Los azucares según el numero de moléculas que los componen pueden ser:

1 Monosacaridos, Si la cadena de sacaridos tiene de 2 a 10 Oligosacaridos

A partir de 10 y sin limite polisacaridos.

Funciones de los azucares

Los azucares tienen varias funciones, pero principalmente son una gran fuente de energía.

FUNCIÓN ESTRUCTURAL:

Los azucares tienen un importante papel en la conformación y estructura de las células

Los lípidos

Los lípidos son un grupo general de sustancias orgánicas insolubles en agua, tienen como función la de proporcionar energía al organismo igual que los glucidos, pero incluso en mayor grado.

Los lípidos se almacenan en triglicéridos que están formador por glicerol y ácidos grasos.

Otra función importante de los lípidos esta en la formación de membranas biológicas, que pueden ser de dos tipos:

membrana de Fosfolipidos

membrana de esfingolipidos

Los esfingolipidos son importantes en la formación de la membrana de las células nerviosas (neuronas y glia) así como las envolturas de mielina que regulan los axones.

En el caso de la membrana plasmática de las células, los lípidos se disponen formando una bicapa con las cabezas polares (hidrofilicas) dirigidas al medio acuoso y con las colas (hidrófobas) de ácidos grasos enfrentadas entre si.

Los fosfolipidos y los esfingolipidos forman parte de las membranas celulares animales y vegetales debido a su carácter anfipatico.

los aminoácidos y las proteínas

Los aminoácidos son las unidades básicas que componen las proteínas, las cuales están compuestas por largos polímeros encadenados (aminoácidos encadenados) aunque existen muchas posibles combinaciones, en la formación de las proteínas, solo se utilizan 20 aminoácidos posibles Ej. Alanina,...

Todos estos aminoácidos están unidos a través del enlace peptidico.

Proteínas: son vitales para la conformación estructural de las células y para sus funciones biológicas. Existe para cada proteína un segmento especifico de ADN que la codifica.

Casi todas las reacciones químicas de las células están catalizadas por encimas.

Otra de las funciones es que son proteínas de transporte

Como la hemoglobina que transporta oxigeno

También actúan como factores nutrientes y de reserva, también son contractiles (tubulina, que forma los microtubulos del citoesqueleto de las células)

Proteínas estructurales: algunas proteínas pueden formar filamentos, hojas o laminas para conferir fuerza o protección a las estructuras biológicas.

Las proteínas con funciones de defensa forman parte del sistema inmunitario.

Igualmente las proteínas pueden funcionar como anticuerpos, o inmunoglobulinas y actúan defendiendo al organismo de elementos patógenos, ya que son capaces de neutralizar o marcar, bacterias o virus. El ejemplo lo podemos encontrar en la trombina que hace que coagule la sangre y llega a evitar hemorragias.

Otras proteínas son las reguladoras que pueden ser hormonas como la insulina, que es considerada como la más común y se encarga de regular los niveles de azúcar en la sangre.

Otro tipo de proteínas reguladoras son las proteínas G que intervienen en los mecanismos de neurotransmisores.

ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS

Las proteínas formadas por la unión de distintos aminoácidos a través del enlace peptidico, tendrán las características que le confieran los aminoácidos que las forman.

Las proteínas formadas por distintos aminoácidos son DISTINTAS. De modo que la estructura primaria de la proteína vendrá dada por secuencia su secuencia de aminoácidos.

Conforme se van sintetizando proteínas, estas tienden a enrrollarse, ya que los extremos, los residuos de los aminoácidos son hidrófobos y tienden a quedar agrupados en la parte interna de la proteína.

Estructura secundaria: se forma en hélice o placas dejando fuera los residuos.

Estructura terciaria: viene a ser como dos secundarias unidas con dos materiales diferentes, como un ovillo de lana hecho con dos hilos de diferentes colores.

Estructura cuaternaria: es una proteína formada por dos unidades diferentes, es exactamente como el acoplamiento de dos unidades terciarias.

TIPOS DE PROTEINAS

Fibrosas o no activas: ej. : el colágeno o la tubulina que sirven de andamiaje, estructura o esqueleto para las células.

Globulares o activas: son las que realizan las actividades catalíticas (reacciones químicas)

Las proteínas pueden estar formadas únicamente por la unión de los aminoácidos o bien llevar acoplada otra sustancia (glucido, lípido, metal) en este caso se denominan heteoproteinas y ele elemento añadido es fundamental para su funcionamiento: ej. : lipoproteina, que puede unir a otro lípido y transportarlo de un lugar a otro.

Las proteínas pueden ser sencillas o conjugadas, según la proteína este formada solo por la cadena de aminoácidos, o lleve algo mas, será una proteína sencilla o conjugada.

Estas proteínas sencillas pueden ser fibrosas o globulares lo que se le añade a las sencillas para que sean globulares, se llama grupo prostetico.

ÁCIDOS NUCLEICOS Y NUCLEOTIDOS

Antes del descubrimiento de la estructura de la doble hélice del ADN ya se habían realizado algunos experimentos que mostraban que los responsables de la transmisión de la información genética eran los ácidos nucleicos.

En 1952 Chasse demostró que los virus hijos llevaban el marcador que se le había inyectado al ADN de los padres y ninguno poseía el marcador asociado con la cubierta prostetica de los virus padres.

Los ácidos nucleicos el ADN y el ARN son los responsables de la información genética.

Los ácidos nucleicos están formados por cadenas de nucleotidos y un nucleotido esta compuesto por una base microgenada, un grupo d fosfato y aun azúcar. Y dependiendo del azúcar que lleve es un ADN o ARN. Las bases nitrogenadas pueden ser de dos tipos:

PIRIMIDICAS: citosina, tuinina, y uracilo

URICAS: guanina o adenina

En el ADN podemos encontrar apareamientos de tinina, cetosina con guanina.

Y el en ARN, uracilos con adenina o citosina con guanina.

Forman 1 membrana de Lípidos

NH2,C,H,O,OH

jueves, 19 de febrero de 2009

COMPOCISION QUIMICA APROXIMADA DE UNA CELULA BACTERIANA

El agua, los iones inorgánicos y las moléculas orgánicas pequeñas constituyen aproximadamente el 75-85% del peso de la materia viva. De todas estas moléculas, el agua es de lejos la más abundante. El resto está compuesto por moléculas más grandes, denominadas “macromoléculas”, que son las proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos.
Composición aproximada de los componentes de una célula bacteriana
Componente :
% del peso total de la célula:
agua
70
iones inorgánicos
1
azúcares
1
aminoácidos
0,5
nucleótidos
0,5
ácidos grasos
1
macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y polisacáridos)
26
Las células contienen cuatro tipos principales de moléculas orgánicas pequeñas: azúcares, ácidos grasos, nucleótidos y aminoácidos. Se las puede encontrar libres en el citoplasma o dentro de alguna organela, vesícula o membrana, donde participan de diferentes procesos. Algunas pueden ser transformadas en moléculas más pequeñas aún, con el fin de que la célula obtenga la energía necesaria para sus funciones. Además, la mayor parte de estas moléculas pequeñas son usadas como “ladrillos” (monómeros) para construir enormes macromoléculas (polímeros):
las proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y polisacáridos. Las macromoléculas, y en particular las proteínas y los ácidos nucleicos, son los componentes más interesantes y característicos de los sistemas vivientes.
Las proteínas
Las proteínas son las verdaderas obreras de la célula, y también las macromoléculas más abundantes y diversas en estructura y función. Un hepatocito (célula del hígado) tiene unas 10.000 proteínas diferentes, ¡y cada una se encuentra repetida aproximadamente un millón de veces! Hay proteínas estructurales, como las que le dan forma a la célula, otras transportan oxígeno, como la hemoglobina, otras participan en la respuesta inmune contra los agentes patógenos, como los anticuerpos. Pero muchas son enzimas, proteínas que tienen la capacidad de acelerar (catalizar) reacciones químicas que no podrían ocurrir espontáneamente en la célula. Sin las enzimas, los procesos celulares como la reproducción, conversión de alimento en energía, construcción de macromoléculas, excreción de desechos celulares, entre otros, no serían posibles. Las proteínas son polímeros de
aminoácidos. Hay 20 aminoácidos diferentes, pero todos ellos tienen una fórmula básica común, constituida por un carbono central al que se le unen un grupo químico carboxilo, uno amino y otro grupo químico que es particular para cada aminoácido y que se conoce como “cadena lateral o R”. Para formar una proteína, los aminoácidos se unen uno tras otro a través de una unión covalente particular, denominada “unión peptídica”, que involucra al grupo carboxilo de un aminoácido y al amino del siguiente.La sucesión particular de aminoácidos en una proteína determina su “estructura primaria”, donde los aminoácidos se encuentran como cuentas en un collar. Pero las características de los grupos laterales de los aminoácidos hacen que éstos, aunque se encuentren alejados en el collar, puedan acercarse en el espacio. Así, la proteína adopta una conformación tridimensional (estructuras secundaria y terciaria) que es propia de cada proteína, ya que este plegamiento depende de la secuencia de aminoácidos, y cada proteína tiene una secuencia particular. Finalmente, varias cadenas proteicas plegadas pueden unirse entre sí por uniones no covalentes, constituyendo la estructura cuaternaria, como en el caso de la hemoglobina, que está formada por cuatro subunidades iguales. Hay proteínas muy cortas (en realidad se denominan péptidos), de unos pocos aminoácidos, y otras verdaderamente gigantes, como ciertas proteínas musculares, que llegan a tener hasta 100.000 aminoácidos.
Los ácidos nucleicos
Así como las proteínas están compuestas por aminoácidos, los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos. Cada
nucleótido está compuesto por una base nitrogenada, un fosfato y un azúcar. Hay dos tipos de ácidos nucleicos: el que tiene nucleótidos formados por el azúcar ribosa, es el ARN (ácido ribonucleico), y contiene las bases nitrogenadas A (adenina), G (guanina), C (citosina) y U (uracilo). En cambio, el que tiene nucleótidos formados por el azúcar desoxirribosa es el ADN (ácido desoxirribonucleico) y contiene las bases nitrogenadas A (adenina), G (guanina), C (citosina) y T (timina, que es parecida a la U). Mientras que el ARN se encuentra en las células como una cadena polinucleotídica única, el ADN está formado por dos cadenas que se entrelazan formando una doble hélice. Podemos imaginar al ADN como una escalera que gira sobre sí misma y donde los lados son cadenas de azúcares y fosfatos, conectadas por “escalones”, que son las bases nitrogenadas. En la doble hélice, siempre una A se enfrenta a una T y una C se enfrenta a una G. Estas bases se unen entre sí a través de uniones no covalentes, conocidas como “puente de hidrógeno

domingo, 15 de febrero de 2009

estrutura y funcion de las celulas eucariontes y procariontes

ESTRUCTURAS:

La célula procariótica. Una célula procariótica típica de una Eubacteria o una Arqueobacteria posee generalmente las siguientes partes: pared celular, membrana citoplasmática, ribosomas, inclusiones, y el genóforo (también conocido como nucleoide). Cómo son estas estructuras y cuáles son sus funciones será desarrollado en los párrafos siguientes.
La membrana citoplasmática es la barrera esencial de permeabilidad que separa el interior del exterior de la célula. La pared celular es una estructura rígida situada por fuera de la membrana plasmática, que confiere la forma a la célula y la protege de un entorno osmótico hostil. Los ribosomas son pequeñas partículas compuestas de ácido ribonucleico (RNA) y proteínas. Una sola célula procariótica puede tener hasta 10.000 ribosomas. Los ribosomas constituyen una parte fundamental de la maquinaria implicada en la síntesis proteica. En ocasiones los procariotas también presentan inclusiones que son acúmulos de materiales de reserva como carbono, nitrógeno, azufre o fósforo. Estos acúmulos se forman cuando estos compuestos se encuentran en exceso en el medio ambiente, con el fin de poder ser utilizados en situaciones de carencia.
La zona nuclear de los procariotas difiere significativamente de la de los eucariotas, dado que los procariotas no poseen un verdadero núcleo. En los procariotas la función del núcleo la realiza una única molécula de ácido desoxirribonucleico (DNA). El DNA se encuentra en forma más o menos libre en el interior de la célula procariótica, si bien en microscopía electrónica se detecta en una forma agregada a la que se denomina nucleoide. En algunas ocasiones, y sólo por homología con los eucariotas, al DNA de los procariotas se le denomina cromosoma.
Muchas de las bacterias, pero no todas, son capaces de desplazarse. Cuando se produce, el movimiento de los procariotas se debe generalmente a unas estructuras denominadas flagelos. Cada flagelo está formado por una única proteína tubular enrollada. En medio líquido, la rotación de los flagelos provoca la propulsión de la célula. Los flagelos bacterianos son observables en microscopio óptica mediante el empleo de tinciones, y son claramente visibles en microscopía electrónica.
Morfología de los procariotas. A la forma de una célula se le denomina morfología celular. A las diferentes formas bacterianas se les ha dado diferentes nombres, y en la imagen de la izquierda se muestran algunas representaciones esquemáticas de estas morfologías junto con microfotografías de contraste de fases. A las bacterias de forma esférica u ovoide se les denomina cocos. A las de forma cilíndrica se les denomina bacilos. Algunos bacilos curvados que presentan formas espirales se denominan espirilos.
En muchos procariotas las células se mantienen juntas después de la división celular, formando grupos, y este tipo de agrupaciones son en muchos casos característicos de los diferentes tipos de microorganismos. Por ejemplo, algunos cocos y bacilos pueden formar largas cadenas. Algunos cocos se disponen en finas capas de células, mientras que otros forman estructuras tridimensionales de forma cúbica, o agrupaciones más irregulares con una morfología similar. Distintos grupos de bacterias pueden ser inmediatamente reconocidas gracias a sus formas peculiares. Algunos ejemplos incluyen a las espiroquetas, que son bacterias con forma de sacacorchos, bacterias con apéndices, que poseen protuberancias celulares en forma de largos tubos o tallos, y las bacterias filamentosas, que producen largas y delgadas células o cadenas de células. Debe quedar claro que las morfologías que aparecen en la imagen son morfologías representativas; variaciones de estos tipos básicos de morfología se han descrito en microorganismos recientemente descubiertos.
La célula eucariótica. Las células eucarióticas son más grandes y de estructura más compleja que las procarióticas, y una diferencia fundamental es que las células eucarióticas poseen un verdadero núcleo. La imagen corresponde a una microfotografía electrónica de una sección fina de una célula de levadura, un microorganismo eucariota típico. El diámetro de la célula es de alrededor 8 μm. El núcleo es una estructura envuelta por una membrana en la que se localiza el DNA. En el núcleo el DNA se organiza en cromosomas, unas estructuras que se mantienen prácticamente invisibles salvo en el momento de la división. Antes de que ocurra la división celular, los cromosomas se duplican y posteriormente se condensan y compactan, para luego dividirse a la par que el núcleo. Al proceso de división nuclear en eucariotas se le denomina mitosis, y es un proceso complejo y finamente regulado. De la división de una célula parental se producen dos células idénticas, cada una de ellas recibe un núcleo con igual dotación cromosómica.
Las células eucarióticas poseen igualmente otra serie de estructuras internas denominadas orgánulos internos, en las cuales tienen lugar muchas de las funciones celulares. Los orgánulos internos no existen en células procarióticas, aunque los procesos fisiológicos que se llevan a cabo en estos orgánulos, como la respiración y la fotosíntesis, también pueden darse en las células procarióticas. Un tipo de orgánulos interno presente en la mayoría de las células eucarióticas son las mitocondrias. Las mitocondrias son los orgánulos en los que se realizan las funciones de generación de energía. La energía que se genera en las mitocondrias es posteriormente utilizada por toda la célula.
Las algas son microorganismos eucarióticos capaces de realizar la fotosíntesis. En estos microorganismos, al igual que en las plantas verdes, se encuentra otro tipo de orgánulo: el cloroplasto. Los cloroplastos son verdes, acumulan la clorofila y son los responsables de la captación de la energía de la luz necesaria para llevar a cabo la fotosíntesis.
El tamaño de las células microbianas y la importancia de ser pequeño. Los procariotas comprenden tamaños que van desde 0.1-0.2 μm de ancho a más de 50 μm de diámetro. Algunos procariotas excepcionalmente grandes, como el microorganismo Epulopiscium fishelsoni, simbionte del pez cirujano (un pez que vive en los arrecifes de coral, perteneciente a la familia de los Acanthuridae, y de nombre específico Paracanthus hepatus). Estos microorganismos pueden alcanzar 50 μm de diámetro y llegar a medir 0.5 milímetros de largo. Sin embargo, las dimensiones de un procariota medio de forma bacilar, como Escherichia coli, por ejemplo, son de 1 x 3 μm. Una célula eucariótica típica puede variar de 2 μm a 200 μm de diámetro. Por lo tanto, la mayoría de los procariotas son comparativamente mucho más pequeños que los eucariotas, y el pequeño tamaño de los procariotas determina varias de sus propiedades biológicas. Por ejemplo, el ritmo con el que los nutrientes y las sustancias de desecho pasan respectivamente al interior y al exterior de la células es, en general, inversamente proporcional al tamaño celular. Este flujo puede afectar profundamente los ritmos metabólicos y de crecimiento. Este hecho se debe a que las velocidades de transporte son parcialmente dependientes de la superficie de membrana disponible. Y en relación al tamaño celular, las células pequeñas tienen mayor superficie relativa disponible que las células grandes. Este hecho se hace más patente en el caso de los cuerpos esféricos, en los cuales el volumen es una función del cubo del radio (V = 4/3 πr3), mientras que la superficie es función del cuadrado del radio (S = 4πr2). La relación superficie/volumen de una esfera puede por tanto ser expresada como 3/r. Las células con menor radio poseen una relación superficie/volumen más ventajosa, y de ahí que puedan llevar a cabo los intercambios con el medio en condiciones más ventajosas. Esta ventaja de las células pequeñas permite que en general los procariotas alcancen mayores tamaños de población que los eucariotas en la mayoría de los hábitats microbianos, debido a las mayores tasas de crecimiento en comparación con los eucariotas. Estas tasas de crecimiento y los tamaños de población alcanzados permiten a los procariotas causar cambios importantes en los parámetros fisicoquímicos de un ecosistema en tiempos relativamente cortos.
Vamos ahora a estudiar con más detenimiento varias de las estructuras celulares. El objetivo es describir los sillares que componen estas estructuras y analizar su organización en relación a la función celular que desempeñan. Iniciamos este análisis con la membrana plasmática, una estructura que es crítica para que la célula pueda realizar sus funciones vitales.

FUNCION


Hoy día la célula se define como "la unidad viva más pequeña capaz de crecimiento autónomo y reproducción, así como de utilizar sustancias alimenticias químicamente diferentes de sí misma".
La teoría de que Ia célula es la unidad fundamental de toda materia viva es una de las ideas unificadoras más importantes de la biología. Una célula sola es una entidad, aislada de otras células por una pared, o membrana, que contiene en su interior diversas estructuras subcelulares, algunas de las cuales se encuentran en todas las células y otras aparecen sólo en ciertas células. Todas las células presentan ciertas características químicas en común, tales como tener proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y polisacáridos. Debido a que esos componentes químicos son comunes a todo el mundo vivo se piensa que todas las células descienden de algún antepasado común, de una célula prìmordial. Las células microbianas muestran una variación de tamaño limitada, aunque grande. Algunas células microbianas son mucho mayores que muchas células humanas. El protozoo unicelular Paramecium tiene 4800 veces el peso de un glóbulo rojo humano.
Si bien cada tipo de célula tiene una estructura y tamaño definidos, las céluIas no deben considerarse cuerpos inalterables: una célula es una unidad dinámica que constantemente sufre cambios y sustituye sus partes. Incluso si no está creciendo, toma continuamente materiales de su medio y los transforma en sustancia propia. A1 mismo tiempo, arroja constantementc a su medio materiales celulares y productos de desecho. Una célula es, por tanto, un sistema abierto siempre cambiante que pérmanece siempre el mismo.
Todas las células vivas son fundamentalmente semejantes. Están constituidas por el protoplasma (del griego 'protos' -primario- y 'plasma' -formación-) que es un complejo orgánico compuesto básicamente de proteínas, grasas y ácidos nucleicos; todas están rodeadas por membranas limitantes o paredes celulares y todas poseen un núcleo o sustancia nuclear equivalente.
Todos los sistemas biológicos tienen una serie de caracteres comunes: capacidad de reproducción; capacidad de absorber sustancias nutritivas y metabolizarlas para obtener energía y desarrollarse; capacidad de expulsar los productos de desecho; capacidad de respuesta a los estímulos del medio externo; capacidad de mutación.
La célula es pues la unidad básica de la vida.