tema 1 introduccion a la bioquimica, componentes celulares y agua.

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE AGRONOMÍA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA Y TECNOLOGÍA
CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA
INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA
CÉLULA
AGUA
INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA
BIOQUÍMICA (QUÍMICA DE LA VIDA).
CÉLULA
(Unidad estructural y funcional
de los organismos vivos)
Estructura y Función
Componentes
Químicos
Reacciones (Síntesis y Degradación)
Regulación
Localización
a-. De acuerdo a su complejidad estructural:
Célula procariótica
Célula eucariótica
Pequeñas y menos estructuradas.
Grandes y más complejas.
Célula Vegetal
Célula Animal
PARTES DE LA CÉLULA Y SUS FUNCIONES
Célula Vegetal
Célula Animal
PARTES DE LA CÉLULA Y SUS FUNCIONES
Nombre
Función principales
Observaciones
Pared celular
•
Brindar protección y rigidez.
Membrana
Plasmática
•
•
Controlar el paso de sustancias que ingresan
o salen.
Dar forma a la célula,
Citoplasma
•
Dispersar los organelos.
Ribosomas
•
Sintetizar las proteínas.
Centriólo
•
Interviene en el proceso de separación de
cromosomas en la division celular.
Solo en células
animales.
Retículo
endoplasmático
•
•
Sintetizar proteínas (R.E granular)
Sintetizar lípidos (R.E liso)
Solo en células
eucariotas.
Se encuentra
asociado al ribosoma.
•
•
•
Transformar sustancias producidas en el R.E.
Acumular los polisacaridos.
Secreción celular.
Solo en células
eucariotas
(liso y granulado)
Aparato de golgi
Solo células vegetales
Citosol (parte soluble
del citoplasma)
Nombre
Función principales
Observaciones
Lisosomas
•
Almacenar enzimas que se encargan de
degradar moléculas orgánicas intracelulares.
Solo en células
animales
Vacuolas
•
Almacenar sustancias como pigmentos,
sustancias de reservas, desechos y agua.
Solo células
vegetales
Mitocondria
•
Oxida compuestos para producir energía (ATP).
Cloroplastos
•
•
•
Realizar la fotosíntesis.
Sintetizar la glucosa.
Acumular sustancias de reserva y pigmentos
Solo en células
vegetales
•
Almacenar el material genético de la célula o
ADN.
Dirigir las funciones celulares.
Formación de ribosomas.
Solo en células
eucarióticas (animal
y vegetal)
Núcleo
•
•
b-. De acuerdo a la fuente de carbono:
Fuente de carbono
CO2 Atmosférico
Autótrofos
A partir de C del CO2 construyen otras
moléculas orgánicas.
Ej: Plantas y algas.
Compuestos orgánicos preexistentes
Heterótrofos
Usan el C de moléculas orgánicas
complejas.
Ej:Animales, hongos, algunas
bacterias.
c-. De acuerdo a la fuente de energía:
Fuente de energía
Luz solar
Fotótrofas
Plantas y algunas bacterias.
Reacciones químicas de oxido reducción
Quimiotrofas
Animales, hongos, algunas
bacterias.
c-. De acuerdo al aceptor electrónico final:
Aceptor electrónico
Oxígeno
Molécula orgánica
Aeróbicas
Anaeróbicas
Oxígeno o
Molécula orgánica
Facultativas
MACROCOMPONENTES
AGUA
MACROMOLÉCULAS
MICROCOMPONENTES
Vitaminas
Minerales
MACROMOLÉCULAS
PROTEÍNAS
Aminoácidos
CARBOHIDRATOS
Monosacáridos
LIPIDOS
(TRIACILGLICERIDO)
Ácidos grasos
+
Glicerol
ÁCIDOS
NUCLEICOS
Nucleótidos
Ribosomas Mitocondrias Cloroplastos
Nivel 4: Célula y sus organelos
Puentes de hidrógeno Interacciones hidrófobas
Membrana
plasmática
Pared celular
Fuerzas de Van der Waals
Lipoproteínas
Cromosomas
Nivel 3: Complejos supramoleculares
Puentes de hidrógeno Interacciones hidrófobas
Proteínas
Aminoácidos
Fuerzas de Van der Waals
Polisacáridos
Lípidos
Nivel 2: Macromoléculas
Enlaces covalentes
Monosacáridos Ácido Graso + Glicerol
Nivel 1: Unidades monoméricas
Ácidos nucleicos
Nucleótidos
Nivel 4
La Célula y sus
Organelos
Nivel 3
Nivel 1
Nivel 2
Complejos
Unidades
Supramoléculares Macromoléculas Monoméricas
CH3 (CH 2) COOH
Acido Graso
CÉLULA
(UNIDAD FUNDAMENTAL DEL METABOLISMO)
Materia
Energía
1. Nucléolo
2. Núcleo celular
3. Ribosoma
4. Vesículas de secreción
5. Retículo endoplasmático rugoso
6. Aparato de Golgi
7.Citoesqueleto
8. Retículo endoplasmático liso
9. Mitocondria
10.Vacuola
11. Citosol
12. Lisosoma
13. Centríolo
REACCIONES QUÍMICAS DE LA CÉLULA VIVA
METABÓLISMO
MACROMOLÉCULAS
PROTEÍNAS
Aminoácidos
CARBOHIDRATOS
Monosacáridos
LIPIDOS
(TRIACILGLICERIDO)
Ácidos grasos
+
Glicerol
ÁCIDOS
NUCLEICOS
Nucleótidos
PROTEÍNAS
Sillar estructural: AMINOÁCIDOS
H2N
 amino
H
O
C
C
H
H
OH
N
 carboxilico
R
C
COOH
R
H
Macromolécula: PROTEÍNA
R
 Amino
terminal
H
C
H2N
Enlaces
Peptídicos
H
N
O
H
C
R
H
O
R
C
N H C
C
 Carboxilico
terminal
C
C
N
H C
C
N H COOH
O
R
H
O
R
H
Enlaces
Peptídicos
CARBOHIDRATOS
Sillar estructural: MONOSACÁRIDO
H
C
Grupo
Aldehído
O
CHO
H2 – C – OH
H – C – OH
H – C – OH
HO – C – H
HO – C – H
Grupo
hidróxidos
C=O
H – C – OH
H – C – OH
H – C – OH
H – C – OH
H – C – OH
H – C – OH
H2 – C – OH
H2 – C – OH
H2 – C – OH
H – C – OH
ALDOSAS
Grupo
Cetónico
Grupo
hidróxidos
CETOSAS
POLIHIDROXICETONAS
POLIHROXIALDEHíDOS
CH2OH
HO-CH2
1
OH
O
CH2OH
OH
OH
OH
OH
Macromolécula: POLISACÁRIDO
CH2OH
OH
CH2OH
OH
OH
CH2OH
CH2OH
OH
OH
OH
Enlaces  -1,4
Glucosídico
OH
OH
OH
LÍPIDOS
Sillares estructurales: ACIDO GRASO Y GLICEROL
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH
H2COH
H COH
GLICEROL
ACIDO GRASO
Grupo
Ácido
carboxílico
H2COH
Macromolécula: TRIACILGLICÉRIDO
O
H2C
O
C
O
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
HC
O
C
O
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
H2C
O
C
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
Enlaces esteres
ÁCIDOS NUCLEICOS
Sillar estructural: NUCLEOTIDO
Base nitrogenada
Fosfato
Pentosa
Macromolécula: ACIDO NUCLEICO
ADN
Sillar estructural: NUCLEOTIDO
ATP (ADENOSIN TRIFOSFATO)
EL AGUA
IMPORTANCIA DEL AGUA
 Constituye alrededor del 70% o mas del peso corporal de la mayoría
de organismos.
 Es el medio para la mayoría de las reacciones bioquímicas: Los
reactivos y productos de las reacciones metabólicas, los nutrientes, así
como los productos de desechos, dependen del agua para
transportarse dentro de las células y entre ellas.
 Propiedades como: elevado punto de ebullición, bajo punto de fusión,
elevada constante dieléctrica y gran capacidad calórica, hacen del
agua el solvente más apropiado para la mayoría de biomoléculas,
sales, iones, etc.
ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AGUA
• Los elementos que la constituyen H-O-H,
se disponen formando un ángulo de
104,5°.
• La distribución de cargas permite la
formación de enlaces de hidrógeno entre
las moléculas.
Disolvente de sales cristalizadas y otros compuestos iónicos
El agua posee una constante dieléctrica elevada, lo que le da la
capacidad de formar una capa de solvente que cubre al iones
positivos y negativos y de ese modo debilita las interacciones
electrostática entre ellos permitiendo su disolución en el agua.
Ej: sales, aminas protonadas (-NH3+), ácidos carboxílicos
protonados (-COO-
Na+
hidratado
Cl¯
hidratado
PUENTES DE HIDROGENO CON SOLUTOS
POLARES
Aceptor de
Hidrógeno
Dador de
Hidrógeno
Tipos comunes de Puentes de Hidrógeno en sistemas biológicos
Disolvente de moléculas anfipáticas
El agua dispersa o solubiliza muchos compuestos formando
micelas que contienen simultáneamente grupos fuertemente
no polares y grupos fuertemente polares
Cabeza polar
Micela
Cola hidrófoba
Propiedades físico-químicas del agua y su significado
biológico en animales
Alto calor específico (1 cal/g):
Contribuye
a
mantener
temperatura corporal.
Alta conductividad térmica:
Conduce fácilmente el calor y por lo
tanto iguala con rapidez la
temperatura de todos los sectores
del medio interno de las células.
la
Alto calor de Fusión (80 cal/g):
El alto calor de fusión del agua
ofrece a los seres vivos un
sistema eficiente para evitar la
congelación.
Alto
calor
latente
de
evaporación (540 cal/g):
Minimiza las perdidas de agua
por evaporación, protegiendo
contra la deshidratación.
Mantiene la temperatura del
organismo más baja que la del
ambiente al permitir eliminar
exceso de calor, por el sudor,
por medio de la piel.
Propiedades físico-químicas del agua y su significado
biológico en plantas
Elevado calor específico:
Proporciona un sistema regulador
de temperatura.
Cohesión:
Permite formar un sistema
continuo dentro la célula.
Sustrato:
El agua interviene en el proceso
de fotosíntesis.
Alta tensión superficial:
La cohesión y la adhesión
permiten la continuidad de una
columna de agua vital para el
transporte de agua de la raíz a
las hojas.
Alto calor de vaporización:
La planta puede disipar la mitad
de la energía solar que recibe por
transpiración.
El agua corporal está repartida en dos sistemas:
1. En el interior de la célula, aproximadamente el 30 - 40 % del peso
corporal
2. En el exterior de la células (16 - 20 %). De esta el 15 % liquido
intersticial y 5 % al plasma
84 % del tejido nervioso
73 % del hígado
El agua representa
71 % de la piel
60 % tejido conectivo
30 % tejido adiposo
99 % del plasma, saliva o los jugos gástrico
• Principal componente tejidos 85-90%
• Madera (35-75%), semillas (5-15%)
• Los procesos de transporte y distribución
de nutrientes y metabolitos dependen de los
movimientos del agua.
• En plantas: el transporte de agua es pasivo
• Flujo depende de la cantidad de agua
absorbida por las raíces y la perdida por
transpiración.
• Pequeñas fluctuaciones de este flujo:
Déficit hídricos.
• Principal factor limitante productividad
cultivos.
El agua como reactivo
Participación del agua en reacciones biológicas
Reacciones de hidrólisis y Condensación:
Anhídrido fosfato
Acil fosfato
ANEXOS
GRUPOS FUNCIONALES COMUNES EN COMPUESTOS
BIOLÓGICOS
Sulfidril
Amino
Disulfuro
Amido
Tioester
Guanidino
Fosforil
Fosfoanhidrido
Imidazol
Anhidrido mixto
(ácido carboxílico y ácido
fosfórico, también
llamado acilfosfato)
GRUPOS FUNCIONALES COMUNES EN COMPUESTOS
BIOLÓGICOS
Carbonil
(aldehído)
Carbonil
(cetónico)
Metil
Carboxil
Etil
Hidroxil
(alcohol)
Eter
Fenil
Ester
Anhidrido
(dos ácidos
carboxilicos)
Teoría celular
1-. La Materia viva consiste de células.
2-. Las células se originan de otras
preexsitentes.
3-. Se llevan a cabo procesos que producen
energía y reacciones biosinteticas.
4-. Contienen información hereditaria
que se transmite.
Es la unidad anatómica,
fisiológica
y
reproductiva de todo ser
vivo.