Unidad ii, pres 1. bases moleculares
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Unidad ii, pres 1. bases moleculares Unidad ii, pres 1. bases moleculares Presentation Transcript

  • II UNIDAD BASES MOLECULARES DE LA VIDA
  • • NIVELES DE ORGANIZACION DE LOS SERES VIVOS . La materia altamente jerarquizada en su organización, puede ser considerada en los siguientes niveles biológicos:
  •  Protoplasma: llamado también materia viva. Es un complejo de átomos y moléculas con una determinada disposición que forman sistemas coloidales que permiten funciones metabólicas. Da como resultado la energía.
  •  Célula: Es la unidad organizada de protoplasma, con existencia prolongada e independiente capaz de reemplazar sus propios materiales en un ambiente adecuado.
  •  Tejido: Asociación de células d dela misma naturaleza y que coordina una misma función.
  •  Órgano: Unidad compuesta de varios tejidos agrupados para llevar a cabo determinadas funciones.
  •  Sistema: Conjunto de órganos que cumplen funciones coordinadas.
  •  Organismo: Es un ser individual formado por un conjunto de partes organizadas capaz de utilizar materia y energía del medio externo para poder crecer y reproducirse.
  •  Población: Grupo de individuos plantas, animales, que viven en determinadas zonas.
  •  Comunidad: Es un grupo combinado de poblaciones que actúa en forma recíproca una con otra en un lugar determinado.
  •  Ecosistemas: Combinación de la comunidad biótica con el ambiente abiótico, unidad interrelacionada en zonas específicas.
  •  Biosfera: Define los límites físicos aptos para la vida desde un cierta profundidad del suelo
  • ESTRUCTURA FÍSICA Y QUÍMICA DE LA MATERIA VIVA Según algunos autores: 1. Elementos biogenéticos: O bioelementos, son elementos simples que constituyen el protoplasma de los seres vivos (40 elementos). Estos elementos se clasifican en:  Primarios  Secundarios  Micro constituyentes
  •  Primarios: indispensables en la estructura del citoplasma celular y que en la mayoría de los seres vivos están formados el 95% de su peso total,  Carbono: está formando el 20% de protoplasma , es muy raro encontrarlo libre en la naturaleza pero es abundante e indispensable en los seres vivos. Se combina con el oxígeno y forma el dióxido de carbono C02 que es producto de la respiración y sirve para ser tratado por las plantas, para producir las síntesis de las sustancias energéticas. Símbolo: C
  •  Hidrógeno: más simple, está muy distribuido en la corteza terrestre y en el aire, en los seres vivos forma el 15% de su estructura, rara vez se encuentra libre, se combina con el oxígeno forma el agua que es la sustancia más abundante en la tierra. Símbolo: H
  •  Oxígeno: elemento común en la materia viva ya que está formando el 62%, se encuentra libre formando parte del aire y combinado con el H20, por razón de su configuración electrónica se combina con un sin número de elementos para formar varios compuestos. Símbolo: O
  •  Nitrógeno: es el menos común, está conformando el 3% de la materia viva, es indispensable para la formación de proteínas y en el aire se encuentran un 78%. El nitrógeno se combina con otros elementos, para formar los nitratos y nitritos que constituyen excelentes abonos, también forma el amoniaco como producto d e la descomposición de la materia orgánica; este elemento presenta la siguiente distribución electrónica: Símbolo: N
  •  Secundarios: menos cantidad, entre ellos tenemos principalmente:  el aluminio: compuestos en la síntesis metabólica  el calcio: forma sales del tejido óseo, carapachos de los animales y además para la coagulación sanguínea.
  • Micro Constituyentes: oligoelementos o elementos menores, se encuentra en mínimas proporciones en la materia viva pero su falta produce trastornos en los organismos, estos elementos son:  Yodo,  Cobre,  Bario,  Cobalto,  Manganeso,  Flúor.
  • 2. Principios inmediatos  Son cuerpos simples que pueden separarse de los seres vivos por procedimientos físicos. (Disolución, destilación, diálisis, etc), la mayoría son compuestos puramente orgánicos, pero otros son sustancias minerales. Los elementos biogenéticos no se encuentran aislados si no combinados formando compuestos denominados principios inmediatos, la mezcla de estas sustancias en proporciones determinadas constituyen el protoplasma. Si consideramos a la materia en un análisis tendremos los siguientes resultados.         Agua Carbohidratos Lípidos Ácidos Nucleicos Proteínas Minerales Vitaminas Hormonas 85 % 3,5 % 0,5 % 1 % 9 % 0,8 % 0,1% 0,1 %
  • Según otros autores: 1. Elementos químicos: Dependiendo de su concentración relativa en la materia viva pueden clasificarse en:  Macro elementos: o constituyentes principales (concentración mayor de 1%).  Micro elementos: constituye necesarios en concentraciones bajas (entre 0.05 y 1%).  Elementos traza: constituyéndose necesarios en concentraciones bajísimas (menores de 0.05%).
  • MACROELEMENTOS Y ALGUNAS FUNCIONES IMPORTANTES •C •H •O •N Componentes universales de las substancias inorgánicas y de substancias inorgánicas de importancia en los seres vivos.
  • MICROELEMENTOS Y ALGUNAS FUNCIONES IMPORTANTES Sodio (Na) El más importante catión (Na+) extracelular; participa en: Regulación de la presión osmica celular, Transmisión del impulso nervioso, Actividad de algunas enzimas (factor enzimático) Potasio (K) El más importante catión (K+) intracelular; participa en: Transmisión del impulso nervioso Contracción muscular, Actividad de algunas enzimas (cofactor enzimático) Cloro (Cl) El más importante anión (Cl-) extracelular; participa en: regulación de la presión osmótica celular Calcio (Ca) Como catión (Ca2+), principalmente extracelular, participa en: Constitución de tejido óseo y dientes, Coagulación sanguínea, Contracción muscular, Construcción de la laminilla media cementante de las células vegetales, Actividad de algunas enzimas (cofactor enzimático) Como catión (Mg2+) interviene en: Actividad de algunas enzimas (cofactor enzimático), Magnesio (Mg) Construcción de la molécula de clorofila Los aniones (H2PO4 , HPO4 2-, PO43-) intracelulares más importantes, intervienen en: Fósforo (P) Construcción del tejido óseo y dientes, Relaciones de transferencias de energía, Construcción de nucleótidos, fosfolípidos y otras sustancias, etc.) Sus aniones (SO4 2-, Fe3+) actúan como: moléculas orgánicas diversas (polisacáridos complejos, Azufre (S) aminoácidos, etc)
  • ELEMENTOS TRAZA Y ALGUNAS FUNCIONES IMPORTANTES Hierro (Fe) Sus cationes (Fe2+,Fe3+) actúan como: Cofactores enzimáticos Constituyentes de pigmentos respiratorios (transportados de O2) en algunos animales Maganeso (Mn) El catión (Mn2+) actúa como factor enzimático Zinc (Zn) El catión (Zn2+) actúa como factor enzimático Molibdeno (Mo) El catión (Mo2+) actúa como factor enzimático Boro (B) Importante en vegetales, en diversas funciones específica Vanadio (V) Encontrando en cordados primitivos. Silicio (Si) Constituye caparazones en protozoos. También se encuentran en vegetales Cobalto (Co) Forma parte de la vitamina B12 Iodo (I) Esencial para animales superiores donde integra las hormonas tiroideas (tiroxina, triiodotironina).
  • 2. Componentes Inorganicos Las sustancias inorgánicas que actúan bajo la formación de aniones y cationes en los sistemas vivientes, y sus funciones, se han citado en el cuadro anterior. Quedan por analizar las propiedades de uno de los componentes inorgánicos más importantes: el agua.
  • EL AGUA Componente más abundante de cualquier ser vivo 75% promedio del peso total de un organismo Medio de transporte al interior de la célula La cantidad de agua existente en la materia depende de la edad, actividad metabólica, ambiente y tipo de tejido.
  • PROPIEDADES DEL AGUA Tiene pH 7 (apto para la vida) Sustancia termorreguladora ( no deja que la temperatura se concentre en un mismo punto). Compuesto muy estable. Principal medio de transporte de una sustancia Forma la ¾ partes del globo terrestre Es el solvente universal de sustancias inorgánicas.
  • 3. Componentes orgánicos  LÍPIDOS  CARBOHIDRATOS  PROTEINAS  ÁCIDOS NUCLEICOS
  • LÍPIDOS Solubles en solventes no polares como: • éter, • benceno, • cloroformo, • tetracloruro de carbono Insolubles en agua y solventes acuosos Peso molecular bajo  SIMPLES:  Ácidos grasos  Aciglicéridos o grasas neutras  Ceras COMPLEJOS  Fosfoglicéridos (fosfolípidos)  Glucolipídicos y esfingolípidos  Lipoproteínas y proteolípidos  ASOCIADOS:  prostaglandinas  Terpenos  Esteroides
  • HIDRATOS DE CARBONO, GLUCIDOS O SACÁRIDOS La más importante fuente de energía . Representan el 40-80% del total de la energía ingerida Los carbohidratos compuestos por carbono, hidrógeno y oxigeno en una relación 1:2:1 respectivamente. Su fórmula química es (CH2O)n, donde la n indica el número de veces que se repite la relación para formar una molécula de hidrato de carbono más o menos compleja.  Monosacáridos: - simples - derivados  Oligosacáridos  Polisacáridos - simples - complejos
  • MONOSACÁRIDOS SIMPLES Solubles en agua y sabor dulce, contienen C,H,O.  Glucosa  Deoxiribosa  Galactosa  Aldosa  Ribosa  Pentosas, etc.  Sorbosa  Ribulosa MONOSACÁRIDOS DERIVADOS Amino azúcares (glucosamida) Alcohol-azúcares (sorbitol, derivado de la glucosa) Acido-azúcares (ácido ascórbico)
  • OLIGOSACÁRIDOS Formados por la unión de 2 a 10 monosacáridos  Maltosa (glucosa-glucosa)  Sacarosa (glucosa-fructosa)  Lactosa (glucosa-galactosa)
  • POLISACÁRIDOS SIMPLES: Insolubles en agua, no sabor dulce, no cristalinos:  Celulosa  Almidón  Glucógeno  Dextranos COMPLEJOS:  Quinina  Pectina  Hemicelulosa  Ácido hialurónico  Heparina  Mureina o peptidoglucano.
  • PROTEINAS Son compuestos químicos complejos que se encuentran en todas las células vivas: en la sangre, en la leche, en los huevos y en toda clase de semillas 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.
  • Se forman por la secuencia de aminoácidos Aminoácido: sustancias cristalinas, casi siempre sabor dulce, 20 aminoácidos diferentes componen una proteína. Se clasifican en:  Hidrofílicos: Acido aspártico, histidina, asparragina, glicocola, Acido glutámico, cisteína, glutamina, Lisina , treonina, glicina, Arginina, serina, tirosina  Hidrofóbicos: Alanina, valina, fenilalanina, Leucina, prolina, triptofano, Isoleucina, metionina 
  • CLASIFICACIÓN: Según su conformación nativa :  Fibrosas: fibras ordenadas a lo largo de un eje, insolubles en agua, resistencia física, relacionadas con acciones mecánicas o de protección (colágeno, elastina, queratina, fibrina, esclerotina
  •  Globulares: constituidas por cadenas plegadas resultando formas esféricas compactas, solubles en agua (enzimas, anticuerpos, algunas hormonas y las proteínas transportadoras). Según su composición química: Simples: su hidrólisis produce solo aminoácidos (insulina, colágeno) Conjugadas: su hidrólisis produce aminoácidos y componentes orgánicos e inorgánicos ( hemoglobina)
  • Funciones biológicas de las proteínas. Las proteínas pueden desempañar diversos roles, tanto a nivel celular como a nivel de organismos. Entre otras, se pueden citar las funciones.  Estructurales:  Como componentes de membranas celulares.  Como componentes de cápsides de virus.  Como componentes de estructura de sostén, protección y acciones vinculadas al movimiento, p.ej. fibroína de la seda; queratina de piel, pelo y uñas; colágeno y elastina de tejidos conectivos; esclerotina de exoesqueleto de insectos.
  •  Enzimáticas: con capacidad de catalizar diversas reacciones; p.ej. ribo nucleasas, amilasas, proteasas, deshidrogenasas, etc.  De reserva energética: ovoalbúmina, glutelina y gliadina del trigo, zeína del maíz; orizenina del arroz, etc.  Hormonales: inslina, somatotropina, adrenocorticotropina, etc.  En defensa inmunitaria: gamma-globulina (anticuerpos)  En coagulación sanguínea: fibrinógeno, trombina.  En contracción muscular: actina, miosina; en transferencia de electrones: citocromos.  En transferencia /almacenamiento de O2: hemoglobina, hemocianina, mioglobina.
  • Otro tipo de proteínas son: Las enzimas: catalizadores de los organismos de acción específica.  La parte no proteica recibe el nombre de coenzima, y la parte proteica es la apoenzima.  Ambas son imprescindibles.  Las coenzimas tienen naturaleza distinta; muchas son vitaminas, como la piridoxina (vitamina B6), la tiamina (vitamina B1) y la riboflavina (vitamina B2). Se clasifican, según su forma de actuar, en dos grupos: las hidrolasas y las desmolasas.
  • 1. Hidrolasas: Descomponen los hidratos de carbono, los lípidos y los prótidos en sus partes más simples, fijando moléculas de agua. Se encuentran en los jugos segregados por las glándulas digestivas. Pueden ser:  Carbohidrasas: Desdoblan los hidratos de carbono en monosacáridos. la amilasa, que hidroliza el almidón en maltosa; la sacarosa, que pasa la sacarosa a glucosa y fructosa; la lactosa, que convierte la lactosa en glucosa y galactosa; la celulosa, desdobla la celulosa en celobiosa, la celobiosa, en glucosa, etc.
  •  Lipasas: Hidrolizan las grasas, convirtiéndolas en glicerina y ácidos grasos; por ejemplo, la lipasa del jugo pancreático.  Proteasas: Reducen los prótidos a los aminoácidos que los forman, y dejan libres los grupos prostéticos. Ejemplo: la pepsina del jugo gástrico y la tripsina del jugo intestinal.
  • 2. Desmolasas: Se llaman enzimas respiratorias, intervienen en los procesos respiratorios de las células, precisando oxígeno para actuar. Desmoronan las moléculas orgánicas, rompiendo los enlaces que existen entre sus átomos, liberando energía. Las deshidrogenasas liberan hidrógeno; las oxidasas activan el oxígeno y lo liberan en estado atómico; y las dicarboxilasas rompen los grupos carboxílicos para eliminar C02. Se encuentran todas ellas en el interior de las células.
  • Ácidos Nucleicos Son macromoléculas resultantes de la polimerización lineal de nucleótidos. Para ello es necesario revisar algo de historia sobre estas moléculas orgánicas:  En 1941, George Beadle y Edwar Tatum, realizan trabajos de mutaciones bacterianas y proponen la teoría "Un gen - una enzima"(nexo entre la genética y la Biología). "Los genes se expresan a través de las proteínas, y por lo tanto, las mutaciones darán origen a proteínas alteradas"  En 1944 , Avery y colaboradores del Instituto Rockefeller (NY) demostraron claramente que el ADN contiene información genética de la célula al estudiar cepas de neumococos lisos y rugosos.
  •  En 1951, Frederick Sanger de la universidad de Cambridge (Inglaterra), logra determinar, por primera vez, la secuencia de aminoácidos de una proteína; como conclusión a su trabajo sacó que las proteínas tienen una estructura definida.  En 1953, James Watson y Francis Crick dilucidaron la estructura del ADN y llegaron a la conclusión que el ácido tiene una secuencia de doble hélice. • ARN: síntesis de proteínas, medio de transporte del ADN del núcleo a los ribosomas. • ADN: depósito fundamental de caracteres hereditarios, único que tiene material genético.
  • Entonces los ácidos nucleicos son sustancias que se encuentran en el núcleo de las células. Son de carácter ácido, tienen mucho que ver con la transmisión de los caracteres hereditarios. Están compuestos por bases pirimídicas o pirimidinas y purinas