Clase 3. Composición química
de la célula
Frederich Wöler 1828
“Puedo sintetizar urea sin necesidad
de un riñón ni de un animal, sea un
hombre o un perro”.
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
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
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.
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
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
Los seres vivos siguen las mismas leyes
físicas y químicas que el resto de la
naturaleza
Átomos
Moléculas
Átomos
Moléculas
Macromoléculas (Biomoléculas)
Seres vivos
2.1. Del átomo a la célula:
Componentes químicos de las
células.
Elementos químicos. Nomenclatura
1.
Átomo
Núcleo
Neutrones
Protones
Partículas cargadas
Sin carga
(masa atómica)
Orbitales
Electrones
Partículas cargadas
(nº atómico)
El átomo es neutro
Número de electrones por orbital
Primero
Segundo
Tercero
2
8
Tercero
Cuarto
.
.
.
Último
18
Completo
Incompleto
Estable
Inestable
(Reactivo)
Los seres vivos compuestos por
átomos inestables
C
N
H
O
-Sus propiedades físico químicas los han
convertido en los más adecuados para formar
• Completar tabla 1.
• ¿Cuántos enlaces puede formar el C, N, S
y el P? Represéntalos.
Enlaces Químicos
•Concepto
•Tipos
Covalentes
Iónicos•Tipos
No covalentes
IónicosFuerzas de van der Waals
Puentes de Hidrógeno Fuerzas Hidrofóbicas
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
H
1 1N 1N 1+ 1+1N
H
2
1N 1+ 1N 1+Enlace Iónico
Los enlaces químicos débiles tienen menos de
1/20 de la fuerza de un enlace
17-2=15
17-2=15-8
=7
Cl
17 17N 17+=7
Na
1111-2=9
11-2=9-8
=1
11N 11+=1
Na
Cl
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.
El Agua
• 80%
composición
química de los seres vivos
•Molécula Polar
•Molécula Polar
0
8 1N 1+H
1 8N 8+ 1N 1+H
18N 8+
+
-1N 1+ 1N 1++
• En el agua líquida se están formando y
rompiendo continuamente enlaces de
• En el agua líquida se están formando y
rompiendo continuamente enlaces de
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
OH
-1 + 1P 1+H
3
0
+
= H
+
H
2
O
H
+
+
OH
pH ácido
H
+
OH
-H
+
OH
->
pH básico
<
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
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
43-
= Fosfato
Ca + = calcio
Ca
3
(PO
4)
2 y
CaCO
3Sólidas
(forman
Funciones:
• Formar estructuras como el hueso
• Regular el equilibrio ácido-base
(tampones).
• Causantes de corrientes eléctricas
• Causantes de corrientes eléctricas
• Etc…
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
3CO
2+ H
2
O
Si el pH de la sangre se hace ácido el equilibrio de la reacción se desplaza para la
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.
Monómeros
Polímeros
Azúcares
También llamados Monosacáridos
(Triosas, pentosas,
hexosas…)
(CH
2
O)n
(CH
2
O)n
• Oligosacáridos y Polisacáridos
Ácidos grasos:
Ácidos carborxílicos con largas cadenas
hidrocarbonadas
Ácido esteárico
Con un doble enlace INSATURADO
Ácido oléico
Sin dobles enlaces SATURADO
TRIACILGLICEROLES
Reserva energética (grasa y aceites)=
3 ácidos grasos +
1 Glicerol
Fosfolípidos
CH2CH CH2 O P O O O -Grupo hidrofílico (un alcohol)•Son los constituyentes principales de las membranas celulares
ESTEROIDES
Los lípidos son moléculas celulares
Insolubles en agua y solubles en
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
Representa el tripéptido: Glu-Tyr-Trp (ácido glutámico-tirosina-triptófano)
Los aminoácidos
Apolares
Polares
Acidos
Las Proteínas:
Niveles de organización
1.Estructura primaria
2.Estrucctura secundaria
3.Estructura terciaria
3.Estructura terciaria
4.Estructura cuaternaria
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
Estructura secundaria
Puentes de hidrógeno
Estructura cuaternaria
La función biológica de una proteína
depende de las propiedades
Químicas de su superficie y de cómo se
une a otras moléculas
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.
-Ciclos de fosforilación y de desfosforilación.
Regulación de la actividad de una proteína:
Si cambia su forma
cambia su función
cambia su función
Los nucleótidos
Un nucleótido está formado por una base nitrogenada,
un azúcar de cinco carbonos y uno o más grupos
Las bases nitrogenadas son compuestos
que contienen anillos nitrogenados
pueden ser de dos tipos
Purinas
Base Nucleósido Abr. adenina adenosina A guanina guanosina G citosina citidina C uracilo uridina U timina timidina T