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Clase 3. Composición química de la célula

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(1)

Clase 3. Composición química

de la célula

(2)

Frederich Wöler 1828

“Puedo sintetizar urea sin necesidad

de un riñón ni de un animal, sea un

hombre o un perro”.

(3)

Vitalismo

las reacciones biológicas se producían por la acción de una “fuerza vital” misteriosa las reacciones biológicas se producían por la acción de una “fuerza vital” misteriosa

(4)

Eduard y Hans Buchner 1897

los extractos de células de levadura destruidas (y completamente muertas) pueden llevar a cabo el proceso de la fermentación del azúcar hasta el etanol

(5)

1926, J.B. Sumner

In 1946, James Batcheller Sumner (1887-1955) won the Nobel Prize in Chemistry for crystallizing the

enzyme urease from jack bean [see: Dealing with Uric Acid and Monday's Molecule #48]. This was definitive proof that enzymes were proteins,

something that was still controversial back when the work was done in the early 1920's.

(6)

Elementos que se encuentran en los organismos Elemento Comentario Primer Nivel: Carbono (C) Hidrógeno (H) Nitrógeno (N) Oxígeno (O)

Los más abundantes en todos los organismos.

Segundo Nivel: Calcio

Cloro Magnesio Fósforo

Mucho menos abundantes pero se encuentran en todos los organismos Fósforo Potasio Sodio Azufre Tercer Nivel: Cobalto Cobre Hierro Manganeso Zinc

Metales presentes en pequeñas cantidades en todos los organismos. Son esenciales para la vida

Cuarto Nivel Aluminio; Arsénico; Boro; Cromo; Flúor;Galio; Yodo; Molibdeno;

Se encuentran o son necesarios en algunos organismos en cantidades mínimas

(7)

Elementos que se encuentran en los organismos Elemento Comentario Primer Nivel: Carbono (C) Hidrógeno (H) Nitrógeno (N) Oxígeno (O) Los más abundantes en todos los organismos. Segundo Nivel: Elemento Comentario Tercer Nivel: Cobalto () Cobre () Hierro () Manganeso () Zinc () Metales presentes en pequeñas cantidades en todos los organismos. Son esenciales para la vida Cuarto Nivel Aluminio Arsénico Se encuentran o Segundo Nivel: Calcio (Ca) Cloro (Cl) Magnesio () Fósforo () Potasio () Sodio () Azufre() Mucho menos abundantes pero se encuentran en todos los organismos Boro Cromo Flúor Galio Yodo Molibdeno Níquel Selenio Silicio Wolframio Vanadio Se encuentran o son necesarios en algunos organismos en cantidades mínimas

(8)

Los seres vivos siguen las mismas leyes

físicas y químicas que el resto de la

naturaleza

Átomos

Moléculas

Átomos

Moléculas

Macromoléculas (Biomoléculas)

Seres vivos

(9)

2.1. Del átomo a la célula:

Componentes químicos de las

células.

Elementos químicos. Nomenclatura

1.

(10)
(11)

Átomo

Núcleo

Neutrones

Protones

Partículas cargadas

Sin carga

(masa atómica)

Orbitales

Electrones

Partículas cargadas

(nº atómico)

El átomo es neutro

(12)

Número de electrones por orbital

Primero

Segundo

Tercero

2

8

Tercero

Cuarto

.

.

.

Último

18

Completo

Incompleto

Estable

Inestable

(Reactivo)

(13)

Los seres vivos compuestos por

átomos inestables

C

N

H

O

-Sus propiedades físico químicas los han

convertido en los más adecuados para formar

(14)

• Completar tabla 1.

• ¿Cuántos enlaces puede formar el C, N, S

y el P? Represéntalos.

(15)

Enlaces Químicos

•Concepto

•Tipos

Covalentes

Iónicos

•Tipos

No covalentes

Iónicos

Fuerzas de van der Waals

Puentes de Hidrógeno Fuerzas Hidrofóbicas

(16)

Enlace Covalente

• Se comparten electrones entre átomos

• Se necesita mucha energía para formarse

y desprende mucha energía al romperse

• Los átomos unidos por enlaces covalentes

tienen una disposición tridemensional

tienen una disposición tridemensional

(17)

H

1 1N 1N 1+ 1+

(18)

1N

H

2

1N 1+ 1N 1+

(19)

Enlace Iónico

Los enlaces químicos débiles tienen menos de

1/20 de la fuerza de un enlace

(20)

17-2=15

17-2=15-8

=7

Cl

17 17N 17+

=7

(21)

Na

11

11-2=9

11-2=9-8

=1

11N 11+

=1

(22)

Na

Cl

(23)

1.¿Cuáles son los principales elementos químico en los

que se basan los compuestos orgánicos? ¿Estos

elementos los podemos encontrar en los compuestos

inorgánicos?

inorgánicos?

2.¿Qué es una molécula? ¿ y una biomolécula?

3.Por qué algunos elementos químicos son abundantes

en los seres vivos y otros no? Ejemplo.

4.Dibuja el átomo de carbono. Cuántos tipos de enlaces

covalentes es capaz de formar?

5.Dibuja el átomo de O y el H.

(24)

El Agua

• 80%

composición

química de los seres vivos

•Molécula Polar

•Molécula Polar

(25)

0

8 1N 1+

H

1 8N 8+ 1N 1+

H

1

(26)

8N 8+

+

-1N 1+ 1N 1+

+

(27)

• En el agua líquida se están formando y

rompiendo continuamente enlaces de

(28)
(29)

• En el agua líquida se están formando y

rompiendo continuamente enlaces de

(30)
(31)
(32)

El Agua

• Las sustancias que se disuelven fácilmente en agua se

llaman

HIDROFÍLICAS

. Están formadas por iones o por

moléculas polares que atraen a las moléculas de agua

por efecto de sus cargas.

• Las sustancias no polares no son solubles en agua

• Las sustancias no polares no son solubles en agua

son

HIDROFÓBICAS

• Todas las reacciones fisiológicas se realizan en medio

acuosos

(33)

OH

-1 + 1P 1+

H

3

0

+

= H

+

(34)

H

2

O

H

+

+

OH

(35)

pH ácido

H

+

OH

-H

+

OH

->

pH básico

<

(36)

alcohol

aldehído

cetona

acido carboxílico

Los ésteres se forman al combinar un ácido y un alcohol,. Se combinan sus grupos hidroxilos y se desprende una molécula de agua. Representa la reacción

pH Completa los recuadros pH Completa los recuadros

(37)

Iones y sales más abundantes en

las células

Cl

-

= cloro

HCO

3

-

= Bicarbonato

SO

3-Na

+

= sodio

K

+

= potasio

Ca

2

+ = calcio

SO

4

3-

= Sulfato

NO

3

-

= Nitrato

PO

4

3-

= Fosfato

Ca + = calcio

Ca

3

(PO

4

)

2 y

CaCO

3

Sólidas

(forman

(38)

Funciones:

• Formar estructuras como el hueso

• Regular el equilibrio ácido-base

(tampones).

• Causantes de corrientes eléctricas

• Causantes de corrientes eléctricas

• Etc…

(39)

Sistemas tampón o amortiguadores

de pH

• Formado por un ácido débil (con poca

tendencia a disociarse) y una sal débil

HCO

-

+ H

+

HCO

3

-

( Bicarbonato)

+ H

+

H

2

CO

3

CO

2

+ H

2

O

Si el pH de la sangre se hace ácido el equilibrio de la reacción se desplaza para la

(40)

2.3. Compuestos de Carbono: Unidades

de construcción de la célula.

2.3.1. Azúcares: Fuente de energía y unidades de los polisacáridos.

2.3.2. Los ácidos grasos. Triacilglicéridos, fosfolípidos, mielina y esteroides.

2.3.3. Los aminoácidos: Precursores de

2.3.3. Los aminoácidos: Precursores de transmisores. Unidades de las proteínas. Las enzimas.

2.3.4. Los nucleótidos: nucleótidos más abundantes en la célula. Nucleótidos y material genético.

(41)

Monómeros

Polímeros

(42)

Azúcares

También llamados Monosacáridos

(Triosas, pentosas,

hexosas…)

(CH

2

O)n

(CH

2

O)n

(43)
(44)
(45)
(46)

• Oligosacáridos y Polisacáridos

(47)
(48)

Ácidos grasos:

Ácidos carborxílicos con largas cadenas

hidrocarbonadas

(49)

Ácido esteárico

Con un doble enlace INSATURADO

Ácido oléico

Sin dobles enlaces SATURADO

(50)

TRIACILGLICEROLES

Reserva energética (grasa y aceites)=

3 ácidos grasos +

1 Glicerol

(51)

Fosfolípidos

CH2CH CH2 O P O O O -Grupo hidrofílico (un alcohol)

•Son los constituyentes principales de las membranas celulares

(52)
(53)

ESTEROIDES

Los lípidos son moléculas celulares

Insolubles en agua y solubles en

(54)
(55)

Las células contienen una dotación

enormemente diversa de

moléculas proteícas, cada una de las cuales

está constituída por una cadena lineal de

aminoácidos unidos entre sí covalentemente

Péptido, cadena peptídica o

(56)
(57)

Representa el tripéptido: Glu-Tyr-Trp (ácido glutámico-tirosina-triptófano)

(58)

Los aminoácidos

Apolares

Polares

Acidos

(59)
(60)

Las Proteínas:

Niveles de organización

1.Estructura primaria

2.Estrucctura secundaria

3.Estructura terciaria

3.Estructura terciaria

4.Estructura cuaternaria

(61)

Estructura primaria

Secuencia de los aminoácidos

a

-b-

a

-

a

-

c

-b-b-

c

-

c

-

d

-

d

a

-

a

-b-

d

-

d

-

a

-b-b-

c

-

c

-

c

3a, 3b,3c,

2d

a

-

a

-b-

d

-

d

-

a

-b-b-

c

-

c

-

c

2d

Cada tipo de proteína tiene una secuencia

determinada de aminoácidos que

determina tanto su forma tridimensional como

su actividad biológica

(62)

Estructura secundaria

Puentes de hidrógeno

(63)
(64)

Estructura cuaternaria

(65)

La función biológica de una proteína

depende de las propiedades

Químicas de su superficie y de cómo se

une a otras moléculas

(66)

Las enzimas son proteínas que primero

se unen íntimamente a moléculas

determinadas, llamadas sustratos, y

luego catalizan en esta moléculas la

formación o la rotura de enlaces

covalentes.

(67)

-Ciclos de fosforilación y de desfosforilación.

Regulación de la actividad de una proteína:

(68)

Si cambia su forma

cambia su función

cambia su función

(69)

Los nucleótidos

Un nucleótido está formado por una base nitrogenada,

un azúcar de cinco carbonos y uno o más grupos

(70)

Las bases nitrogenadas son compuestos

que contienen anillos nitrogenados

pueden ser de dos tipos

Purinas

(71)
(72)

Base Nucleósido Abr. adenina adenosina A guanina guanosina G citosina citidina C uracilo uridina U timina timidina T

(73)
(74)
(75)

Los nucleótidos por sí mismos tienen muchas funciones

(76)

2. NADPH (dinucleótido) =

(77)

3. Moléculas señalizadoras en la célula:

AMPc

GMPc

4. Coenzimas

(78)

Se unen entre sí formando

cadenas de ácidos nucléicos. La

secuencia lineal de los

nucleótidos en una cadena de

ácido nucleico se abrevia con un

código de una sóla letra

A-G-C-T-T-A-C-A

(79)
(80)

ARN

• 3 tipos: ARNm

ARNr

ARNr

ARNt

(81)

Referencias

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