Niveles De Organización De Los Seres Vivientes

Biología

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DEL SER VIVIENTE INTRODUCCIÓN: Todos los seres vivos se agrupan en diferentes niveles de organización , desde el macroscópico, el microscópico, hasta el nivel subcelular . Sin embargo cada organismo, es una unidad independiente en el mudo orgánico, pues posee un sistema de autorregulación para sobrevivir a los cambios del medio que le rodea y para realizar un constante intercambio con éste. A continuación damos referencias de los MODELOS DE NIVELES DE ORGANIZACIÓN de los seres vivos. 1. MODELO CLÁSICO: INDIVIDUO

NIVEL INDIVIDUO

SISTEMA

NIVEL SISTEMÁTICO

ÓRGANO

NIVEL ORGÁNICO

TEJIDO

NIVEL HISTOLÓGICO

CÉLULA

NIVEL CELULAR

MOLÉCULA ORGÁNICA

NIVEL SUB CELULAR

2. MODELO DE ROBERTIS-ROBERTIS: Los niveles de organización biológica están representados por sectores circulares concéntricos e interrelacionados.

Gen

Cromosoma Núcleo Citoplasma Tejido Organismo Ambiente

3. MODELO DE SMALWOOD Y GREEN: ECOSFERA BOSFERA ECOSISTEMA POBLACIÓN INDIVIDUO SISTEMA DE ÓRGANOS ÓRGANO TEJIDO CÉLULA

MOLÉCULA

12

Biología

4. MODELO NIVELES DE ORGANIZACIÓN ECOLÓGICA: Se presenta en escala ascendente, los diversos niveles de organización ecológica, desde el más general y relativamente simple, el nivel protoplasmático, hasta el más estructurado y complejo, la biosfera, que incluye a toda forma viviente y sus interrelaciones sobre la corteza terrestre. Biósfera Ecosistemas Comunidades Poblaciones Organismos (individuos) Sistemas Órganicos Orgánico Tisular Célular Protoplasma (materia viva primigenia)

5. MODELO COLEGIO ESTATAL PILOTO "SANTA ISABEL" (CEPSI): 1) Nivel químico: Es el nivel abiótico, en el que podemos distinguir los siguientes subniveles. 1.1) Subnivel subatómico: Lo integran las partes más pequeñas de la materia. Incluye partículas atómicas como protones, neutrones y electrones. Ejemplo: Un protón (H+) 1.2) Subnivel atómico: Incluye átomos o iones atómicos. Ejemplo: Un átomo de carbono (C), un átomo de hidrógeno (H). 1.3) Subnivel molecular: Incluye moléculas de uno o varios tipos de átomos o iones moleculares. Ejemplo: Oxígeno molecular (O2), agua (H2O), glucosa (C6H12O6) 1.4) Subnivel macromolecular: Se forma debido a la unión de moléculas simples y específicas. Ejemplo: polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos. 1.5) Subnivel supramolecular: Surge como producto de la interacción de las diversas macromoléculas, son complejas supra moleculas. Ejemplo: virus, mitocondrias, cloroplastos. 2) Nivel celular: Es el primer nivel biótico. Incluye células que pueden encontrarse aisladas o formando colonias. Ejemplo: una célula muscular, un glóbulo blanco. 3) Nivel tisular: Esta formando por la agrupación de células de estructuras similares y desempeñan una misma función, conforman los tejidos. Ejemplo: tejido muscular, tejido epitelial, tejido óseo. 4) Nivel orgánico: Es la reunión de tejidos para formar el nivel orgánico que cumplen una función particular. Ejemplo: el riñón, el hígado, el corazón, el estómago, el cerebro, la hoja. 5) Nivel sistemático: Es la agrupación de órganos que cumplen una función específica. Ejemplo: sistema respiratorio, sistema endocrino, sistema digestivo, sistema circulatorio, etc. 6) Nivel individuo: Este nivel se constituye cuando todos los sistemas se unen en forma anatómica y funcional. Ejemplo: un hombre, un conejo, una planta de maíz, una abeja, etc. 7) Nivel especie: Esta formada por el conjunto de individuos que tienen las mismas características. Ejemplo: gallinas, perros, peces, árboles de eucalipto, etc. 8) Nivel población: Es el conjunto de individuos de la misma especie que viven en una misma zona y en un momento determinado. Ejemplo: conjunto de pobladores que actualmente viven en Chupaca, conjunto de árboles de guindas que permanecen en Pilcomayo, etc.

13

Biología

9) Nivel comunidad: Es el conjunto de poblaciones de animales y vegetales que viven en un área determinada llamado hábitat. Ejemplo: comunidad biológica de Huancán, comunidad biológica de Palián. 10) Nivel Ecosistema: Es el conjunto de poblaciones que viven interrelacionados con el medio ambiente donde viven. Ejemplo: la cuidad de Huancayo, el distrito de Huayucachi. 11)

Nivel Bioma: Son comunidades inmensas que se caracterizan por el tipo de especies de seres vivientes que poseen. Ejemplo: el mar, los ríos, las lagunas.

12)

Nivel Biósfera: Es el conjunto total de biomas que existen en la tierra y sus interacciones con el mundo físico. Ejemplo: todo el mundo viviente y su interrelación con su medio ambiente.

13)

Nivel Neosfera: Es el resultado de la transformación de la biósfera por la inteligencia humana. Ejemplo: invernaderos, biohuertos, piscigranjas.

14)

Nivel Ecósfera: Es una banda imaginaria que abarca desde Venus hasta Marte. La tierra tiene su órbita casi en el centro donde se presenta las condiciones adecuadas para el desarrollo de la vida debido a que a irradiación energética del sol es particularmente suave.

Completa los ejemplos en cada recuadro de acuerdo a los niveles y sub niveles:

PL OS

MODELO

1. NIVEL QUÍMICO 1.1. Subnivel subatómico 1.2. Subnivel atómico 1.3. Subnivel molecular 1.4. Subnivel macromolecular 1.5. Subnivel super macromolecular

2. NIVEL CELULAR

EJ EM

CEPSI

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 2. 3.

3. NIVEL TISULAR 4. NIVEL ORGÁNICO 5. NIVEL SISTEMÁTICO 6. NIVEL INDIVIDUO

4. 5. 6. 7.

7. NIVEL ESPECIE 8. NIVEL POBLACIÓN

8. 9.

9. NIVEL COMUNIDAD 10. NIVEL ECOSISTEMA

10. 11.

11. NIVEL BIOMA 12. NIVEL BIÓSFERA

12. 13.

13. NIVEL ECÓSFERA 14. NIVEL NEÓSFERA*

14.

* El nivel neósfera es creación del hombre, por lo tanto se puede considerar artificial.

14

Biología

MATERIA VIVA O PROTOPLASMA INTRODUCCIÓN: La vida en el planeta tierra surgió aproximadamente hace 3700 millones de años en el océano por una serie de reacciones químicas. La materia viva más simple que surge es la célula la que contiene 80 % de agua en su interior y realiza funciones para seguir existiendo como son el metabolismo, el crecimiento y la reproducción. Se reconoce su organización desde niveles atómicos hasta grandes poblaciones que habitan y evolucionan en un medio y tiempo determinado. CONCEPTO DE MATERIA VIVA O PROTOPLASMA: Es un sistema físico - químico sumamente complejo altamente organizado capaz de obtener materia y energía de su entorno transformándolo para su propio beneficio. CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS: 1. Composición química: Químicamente es una sustancia compleja, heterogénea altamente organizada de bioelementos y biomoléculas. 2. Composición Física: Es de naturaleza coloidal formada por partículas pequeñas llamadas miscelas, visibles al microscopio electrónico. 3. Estructura: Los seres vivos tienen una estructura organizada en un orden perfecto que permite el desarrollo de sus funciones vitales como: la digestión, la excreción, la nutrición, la respiración, etc. 4. Organización: Es la asociación de partes especializadas en el cuerpo de un ser vivo.Todo ser vivo muestra algún grado de organización desde el macroscópico al microscópico. 5. Irritabilidad o excitabilidad y coordinación: La irritabilidad es una característica inherente en todo ser vivo: es la capacidad de responder a estímulos que provienen del ambiente, como la luz, el calor, la temperatura, la presión atmosférica, el sonido, etc. Gracias a esta capacidad los organismos pueden escapar ante un enemigo natural o capturar una presa para alimentarse. La irritabilidad hace posible la conservación de las especies ante un medio ambiente cambiante. La coordinación es la regulación interna de un organismo frente a los estímulos externos. Un ejemplo de ello es la actividad hormonal. Por ejemplo: el gallito de las rocas (ave nacional del Perú) presenta órganos sensoriales para captar estímulos, la hembra aprecia la danza de los machos en las rocas. Membrana

Visión para detectar su alimento y al sexo opuesto

Citoplasma Núcleo Célula (unidad biológica)

Músculos desarrollados para volar

ADN (Molécula de la herencia y de la evolución presente en el interior del núcleo)

6. Metabolismo: Es el conjunto de procesos químicos que implican el intercambio de materia y energía con el entorno. En el metabolismo ocurren dos tipos de procesos: a) Anabolismo: Incluye reacciones de síntesis mediante las cuales se construyen moléculas complejas a partir de otras más simples. Requiere un aporte externo de energía. Por ejemplo: la fotosíntesis b) Catabolismo: Incluye reacciones de degradación mediante las cuales las moléculas complejas se descomponen en otras más simples. Este proceso libera energía. Por ejemplo: la respiración celular.

15

Biología

7. Crecimiento: Es el aumento de masa y por consiguiente de tamaño. Mientras que los animales presentan forma y crecimiento definido, en los vegetales la forma principalmente es indefinido y el crecimiento puede ocurrir durante toda la vida del individuo. 8. Reproducción: Esta característica permite la continuidad de las especies en el planeta. Se define como la capacidad que tiene todo ser vivo para dejar descendencia fértil, es decir extender la vida en el tiempo y en el espacio. La reproducción puede ser sexual y asexual. 9. Movimiento: Es una de las características más evidentes en los seres vivos. Las plantas y los animales son capaces de generar movimiento: las plantas cuando sus tallos, hojas y flores siguen la trayectoria del sol, los animales al desplazarse de un lugar a otro en busca de alimento. 10.

Adaptación: Es la capacidad de cambios en estructura, fisiología o hábitos de comportamiento que permiten a un ser vivo una interacción eficiente con el entorno, es decir utilizan los recursos del ambiente de forma que aumenten sus probabilidades de supervivencia.

11.

Excreción: Como resultado de las funciones vitales de los organismos, se generan productos de desecho que resultan nocivos. La excreción consiste en la eliminación de todos estos restos no utilizados, que son dañinos para el organismo.

12.

Evolución: Es el conjunto de cambios y transformaciones que ocurren en los seres vivos a lo largo del tiempo. El proceso evolutivo ocurre a largo plazo por ello no es observable en el momento presente.

DIFERENCIAS ENTRE LOS SERES VIVOS Y LOS SERES INERTES SERES INERTES

SERES VIVOS 1. 2. 3. 4.

1. Presenta composición química compleja. 2. Cumplen el ciclo vital: nacen, crecen, se reproducen y mueren. 3. Presentan movimiento o desplazamiento propio. 4. Presentan órganos y sistemas diferenciados que cumplen funciones específicas. 5. Tienen la capacidad de autoreproducirse, permitiendo la conservación y mantenimiento de la especie. 6. Poseen sensibilidad o irritabilidad, responden a estímulos del medio como: luz, calor, frío, humedad, presión, etc. 7. Tienen la capacidad de incorporar energía de su ambiente y transformarla para utilizarla en la construcción y renovación de moléculas y en la formación de estructuras de crecimiento interno. 8. Realizan metabolismo incorporan materiales a su organismo y eliminan materiales metabólicos. 9. Se desarrollan en ambientes determinados, es decir en condiciones especiales (aire, agua, tierra, costa, sierra, selva, mar, etc.) 10. Los seres vivos tienen una duración determinada. 11. Del estudio de los seres surge la Biología.

5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

16

Presenta composición simple. No cumple el ciclo vital. No se mueven, se desplazan con ayuda. Carecen de órganos y sus propiedades son las mismas en todas sus partes. No se reproducen, pero si se fragmentan o se dividen físicamente. No sienten aunque sufren modificaciones. Presentan crecimiento externo, porque se han agregado otras sustancias por acción del mismo. No realizan metabolismo es decir no se alimentan. Existe en cualquier lugar. Los seres inertes tienen una duración indefinida, solo fenómenos especiales podrán cambiarlos de estado, pero su materia sigue siendo inerte. Del estudio de los seres inertes surge la física, química, mineralogía, etc.

Biología

AUTOEVALUACIÓN Apellidos y Nombres: ........................................................................................ Grado y Secc.: ................ 1) A uno de los niveles de organización de la materia viviente corresponde: está formado por la agrupación de órganos que cumplen una función específica. a) Nivel histológico b) Nivel individuo c) Nivel sistemático d) Nivel bioma e) Nivel orgánico 2) ¿Cuál de las siguientes características no pertenece a todos los seres vivos? a) Responder a estímulos externos. b) Transmitir sus características a la descendencia. c) Adaptarse a los cambios del medio ambiente. d) Organizarse en tejidos. e) Todas las opciones pertenecen a todos los seres vivos. 3) Realice la relación entre la primera columna y la segunda columna. a) Composición química ( ) Conjunto de cambios y transformaciones que ocurren en los seres vivos a lo largo del tiempo. b) Organización ( ) Sustancia compleja, heterogénea altamente organizada de bioelementos y biomoléculas. c) Metabolismo ( ) Capacidad de cambios en estructura, fisiología o hábitos de comportamiento que permiten a un ser vivo una interacción efi ciente en el entorno. d) Adaptación ( ) Asociación de partes especializadas en el cuerpo de un ser vivo. e) Evolución ( ) Procesos químicos que implican el intercambio de materia y energía con el entorno. 4) Una de las características no guarda relación. a) Irritabilidad o excitabilidad Capacidad de responder estímulos que provienen de ambien te como la luz, el calor, temperatura, sonido. b) Reproducción Aumento de masa y por consiguiente de tamaño. c) Composición química Sustancia compleja, heterogénea altamente organizada. d) Movimiento Plantas y animales son capaces de generar movimiento. 5) Ordene los niveles de organización del ser viviente de acuerdo al modelo de organización CEPSI. Nivel ecósfera, nivel orgánico, nivel ecosistema, nivel bioma, nivel neósfera, nivel comunidad, nivel biósfera, nivel especie, nivel población, nivel celular, nivel sistémico nivel químico, nivel tisular, nivel individuo. 6) Con tus propias palabras elabore un concepto de materia viva. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 7) Realice la diferencia entre seres vivos y seres inertes. Seres Vivos

Seres Inertes

17

Biología

18

Biología

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA MATERIA VIVA La materia viva o protoplasma desde el punto de vista químico tiene estructura compleja y esta constituida de: * Los Bio-elementos. * Las Bio-moléculas o principios inmediatos. 1. LOS BIO-ELEMENTOS: Llamados también elementos biogenésicos, son aquellos elementos presentes en la materia viva, necesarios para el desarrollo de la vida. De acuerdo al porcentaje presente en el protoplasma se clasifica en: a. Macroelementos (96%) constituidos por C-H-O-N los cuales cumplen funciones estructurales. * Carbono (C): El 20% se encuentra en todas las moléculas orgánicas * Hidrógeno (H): El 10% forma el agua (H2O), los alimentos y la mayoría de las moléculas orgánicas. * Oxigeno (O): El 63% forma el agua, y las moléculas orgánicas, su función principal es la respiración celular. * Nitrogeno (N): El 3% comprende las moléculas, proteínas y los ácidos nucleicos. b. Biogenesicos o secundarios (3%): Actúan como reguladores funcionales, entre estos tenemos: P, Na, Ca, Mg, Fe, Cl, S, K. c. Microconstituyentes (1%) : Son los elementos químicos indispensables, que sirven en pequeñísimas cantidades para el crecimiento y el ciclo reproductivo de las plantas y los animales. Estos son: Pb, Sn, Ni, Co, Al, Be, Cu, I, F, Si, Zn, Ag, Ba, Mo, etc. 2. BIOMOLECULAS O PRINCIPIOS INMEDIATOS: Son moléculas que resultan de la mezcla o combinación de los elementos biogenésicos que forman parte de la estructura celular A) PRINCIPIOS INMEDIATOS INORGÁNICOS: Son moléculas de estructura química sencilla sus funciones dentro del sistema viviente, son muy importantes Características: Se caracterizan por: - Ausencia del carbono en su estructura. - Están unidos por enlace electrovalentes. - Son de peso molecular bajo. Clasificación: Entre los Bio-compuestos inorgánicos tenemos:Agua, sales minerales y gases. a) AGUA: Es el componente inorgánico, mas abundante de una materia viva, entre el 50% y el 95% del peso total del ser vivo. La cantidad de agua varia según la especie, la edad y órganos. Ejemplo * En el embrión humano el 98%. * En el hombre adulto 63% al 75%. * En las algas el 95%. * En las medusas el 98%. * En el cristalino ocular el 99%. * En los riñones 83%. * En las frutas carnosas 60%. * En las frutas secas de 15% a 20%. La distribución de agua en los órganos aumenta con la actividad que cumple. El cerebro es el órgano mas hidratado con el 90%. * Los huesos con el 22%. * Las semillas secas con el 10%. * Los peces con el 80%. * El camote con el 25%. * El melón con el 98%. ÓRGANO

VOLUMEN ELIMINADO

ÓRGANO

EN FORMA DE

Intestino Pulmones Piel Riñones

50 a 200 ml 250 a 300 ml 450 a1050 ml 1000 a 1500 ml

Diarios Diarios Diarios Diarios

Incremento Vapor de agua Sudor Orina

* Ocasionalmente se puede perder por hemorragia, vómitos, diarrea y otros.

CANTIDAD DE AGUA EN ALGUNOS ALIMENTOS ALIMENTO Lechuga Apio Sandia Frijol verde Coliflor Leche Manzana

% DE AGUA 96% 94% 93% 92% 91% 87% 85%

ALIMENTO Papa blanca Plátano Carne de res Pan blando Queques Galleta soda

19

% DE AGUA 80% 76% 53% 36% 27% 04%

Biología

PROPIEDADES QUÍMICAS DEL AGUA: Estas Propiedades son muy importantes para el funcionamiento de los ecosistemas acuáticos. El agua puede disolver muchas sustancias y por eso es llamada "Disolvente Universal". El agua puede disolver mas sustancias que cualquier otro liquido. Es probable que todos los elementos naturales sean solubles en agua, puesto que muchas sustancias orgánicas también son solubles en agua. El agua es el medio a través del cual los constituyentes químicos se transportan de un lugar a otro en el ecosistema. También es el medio a través del cual las sustancias químicas son tomadas del medio por los organismos y son devueltos igualmente a el, por medio de la orina, las excretas y el sudor. Aun en los lugares mas secos de la tierra, los nutrientes son tomados por las raíces de las plantas, que encuentran el agua a grandes profundidades. Cuando nosotros respiramos, el oxigeno inhalado se disuelve primero en el agua presente en la pared del pulmón, antes de cruzar la membrana mucosa y ser absorbido por la sangre. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA: * Es el constituyente mas importante de la materia viva y el medio universal para los procesos vitales. * Es el mas abundante de la tierra, ocupa cerca del 75% de ésta. * Existen en tres estados naturales (Sólido, liquido y gaseoso). * El agua puede estar libre o ligada. * El agua libre es el 95% del agua total de los seres vivos. * El agua ligada constituye el 5%, está unido a proteínas, lípidos, y otros compuestos orgánicos. * Es el disolvente del sistema coloidal, ó protoplasma y de los procesos metabólicos. IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA: * Es considerado el disolvente universal. * Sirve como medio de transporte a las sustancias nutritivas, así mismo para el desalojo de los residuos del metabolismo en forma de sabia en las plantas, sangre: Linfa, en los animales y de solución nutritiva en los microorganismos. * Sirven como regulador térmico : La traspiración permite al organismo perder calor. * El calor de evaporación, permite la perdida de sus moléculas, la perdida de calor de los seres por su enfriamiento. * Mantiene el tamaño y la forma de la células y tejidos debido al fenómeno de turgencia y presión osmótica, es decir humedece la membrana celular para permitir el intercambio de gases que aumentan las dimensiones de la célula. * Sirven como medio para las reacciones químicas: Los procesos vitales solo son posibles en presencia del agua, por esta razón las mucosas permanecen húmedas. * Sirven como lubricante: lubrica a las articulaciones (liquido cenobial que permite el movimiento de las articulaciones). * Se comporta como electrolito al disociarse como iones: hidroxilos (OH-). + * Iones de hidrógeno (H ) a 22 ºC, importante en los procesos metabólicos y biosinteticos de la célula. * Forman coloides por su naturaleza angular y su electronegatividad pudiendo fácilmente ganar o perder moléculas pasando a la fase gel y viceversa. * Por la propiedad de conductibilidad, el agua ayuda a la distribución del calor. * Participa en las reacciones enzimaticas. * También sirve como medio del soporte. b) SALES MINERALES: Son moléculas inorgánicas de fácil ionizacion que se encuentra en los seres vivos son disociables en agua, se presentan en forma de iones o electrolitos que pueden tener carga positiva (Cationes), o negativas (Aniones). CLASIFICACIÓN DE SALES MINERALES: Las sales minerales se clasifican en: precipitadas y disueltas. * Precipitadas: Constituyen estructuras sólidas insolubles que tienen función esquelético, Ejemplo: - Carbohidrato de calcio CaCo, se encuentran formando el esqueleto calcareo de los poríferos, gasterópodos (Caracoles). - Cristales de hidroxiapatita, se encuentra formando los huesos. * Disueltas: Se encuentran disociadas formando iones positivos llamado cationes, iones negativos llamados aniones. Tales como:

20

Biología

Cationes: Na+, K+, Ca++, Fe++, Mg++, Zn++, Cu+, NH+4, etc. IONES -

-

=

-

=

-

-

Antiones: Cl , I , SO 4, HCO 3, P4 O , F , HCO 3, CO

=

Estos iones mantiene un grado de salinidad constante dentro del organismo. Cada ion desempeña funciones especificas. Ejemplo. - El ion Potasio aumenta la turgencia de las células, mientras el ion Calcio disminuye. - El ion Ferroso es necesario para sintetizar la hemoglobina. - El ion Magnesio se encuentra presente en la clorofila. - El ion Yodo es indispensable en la hormona tiroidea.

CUADRO DE LAS PRINCIPALES SALES ELEMENTO +

Sodio (Na )

Potasio (K+)

-

Cloro (Cl )

++

Calcio (Ca )

Magnesio (Mg++)

Fósforo (ATP)

Fierro (H++) ++

Cobalto (Co ) -

Yodo (I )

FUNCIONES IMPORTANTES

FUENTES

- Regula la presión osmótica celular. - Transmisión del impulso nervioso. - Actividad de algunas enzimas (cofactor enzimáticos)

- Productos de mar. - Sal de mesa.

- Transmisión del impulso nervioso. - Contracción muscular. - Actividad de algunas enzimas (cofactor enzimáticos).

- Papas. - Plátanos. - Cereales.

- Regula la presión osmótica celular. - Regula el equilibrio ácido-base. - Constituye el ácido gástrico. - Activa la ptialina salival.

- Sal de mesa. - Huevos.

- Contribuye a la formación del tejido óseo y dientes. - Trasmisión de los impulsos nerviosos. - Contracción de los músculos. - Participar en la coagulación de la sangre. - Regula la actividad celular.

- Productos lácteos. - Pescado. - Legumbres. - Huevos.

- Se encuentra presente en la molécula de la clorofila (vegetal) - Regula la actividad nerviosa muscular. - Controla la hipertensión arterial.

- Vegetales verdes. - Leche - Maíz. - Magnesol.

- Constituye el tejido óseo y diente. - Elabora y almacena energía (ATP). - Constitución de nucleótidos fosfolípidos y otros.

- Productos lácteos. - Carnes. - Pescado.

- Constituyente de la hemoglobina mioglobina (para el transporte, almacenamiento de O2)

- Higado. - Vaso, legumbre. - Huevos, hortalizas

- Forma parte de la vitamina B12. - Indispensable en la hormona tiroidea.

- Sal yodada. - Peces, algas.

++

- Síntesis de insulina.

- Lentejas. -Espinaca. -Yacón.

-

- Mantenimiento de la estructura ósea (dientes).

- Aguas fluoradas. - Mariscos.

Zinc (Zn )

Fluor (F )

IMPORTANCIA BIOLÓGICA: * Son necesarios para el buen funcionamiento de nervios y músculos. * Mantienen un grado de salinidad dentro del organismo (iones). * Regulan la presión osmótica de la célula o presión del liquido intracelular con el liquido extracelular. * Regulan el equilibrio ácido-base (pH) de la célula, ya que pequeños cambios pueden ser letales. * La cantidad o concentración de los iones es constante para el buen funcionamiento de las células, por ende del organismo.

21

Biología

* Forman sistemas de soporte y protección en los seres vivos. * Cada uno de los iones desempeñan funciones especificas. EL pH: Es una medida del grado de acidez o basicidad de una solución. Se basa en la concentración de los iones de hidrógeno en un litro de solución. Neutralidad

Aumento de acidez

1

2

3

Aumento de basicidad

4

5

6

Aumentar la contracción de H+ +

7

8

9

10 ..... 14

Aumento de la concentración de OH-

-

(H ) = (OH )

La escala de pH va de 0 a 14. las cifras inferiores de la izquierda se refieren a las soluciones ácidas, las superiores o de la derecha a las soluciones básicas o alcalinas. El punto medio de la escala 7 y corresponde al pH del agua. En este punto la concentración de iones hidrógeno, es igual a a la concentración de los iones de hidróxido. Cualquier solución con pH por debajo de 7 tiene mas iones de hidrógeno que iones de hidróxido. Inversamente, una solución con pH mayor de 7 tiene menor número de iones de hidrógeno que iones de hidróxido; es decir, que una solución entre mas iones de hidrógeno contenga, mas ácida será y su pH será menor. Así por ejemplo: - Una solución de pH = 4 será ácida y otra de pH = 10 será básica. La mayoría de las células vivas son muy sensibles a los cambios de pH. Por lo general los valores de pH dentro de los seres vivos se hayan entre 6 y 8. ejemplo: - El pH en la sangre humana se mantiene entre 7,34 y 7,44. si el pH sube o baja de esos limites resultan desordenes graves en el organismo y aun la muerte. Hay algunas excepciones. Ejemplo: - El pH del estomago que presenta un pH de uno a dos. En general, los organismos vivos están adaptados a ciertos pH. Así, la amiba soporta cambios de pH entre 4,2 y 8,2. - Las levaduras, entre 4,5 y 8,5. El pH en los organismos permanece constante, ya que estos no pueden tolerar valores extremos de pH. En el hombre el transporte de oxigeno en la sangre depende de que el pH se mantenga aproximadamente en 7,4. Para lograr esto hay una sustancia como las proteínas llamadas amortiguadores, que impiden cualquier variación de pH. Cuando el pH comienza a disminuir, las proteínas se combinan con lo iones de hidrógeno y así mantienen constante el pH. Si el pH comienza a aumentar, las proteínas liberan iones de hidrógeno, con lo cual se establece el estado original. Otro compuesto muy importante en el mantenimiento constante del pH de la sangre es el ácido carbónico. c) GASES: Son mezcla de monóxido y dióxido de carbono, nitrógeno e hidrógeno, los cuales intervienen en los procesos y mecanismos metabólicos: - OXIGENO MOLECULAR: (O2) Es importante en la respiración de los seres vivos, durante la respiración el (O2), forma agua con el hidrógeno, en la fotosíntesis el agua es descompuesto y desprende moléculas de el O2 para ser usados nuevamente - GAS CARBÓNICO: Llamado también Dióxido o Bióxido de carbono, es un gas incoloro inodoro, y sabor ligeramente picante, mas denso que el aire y poco soluble en el agua. Se encuentra en la atmósfera, como producto de la respiración de las plantas y animales. Se forma durante la combustión, fermentación de materia orgánica. Es indispensable para la síntesis de la glucosa en las plantas a través de la función clorofílica, utilizando la energía solar. Los organismos heterótrofos, requieren de la glucosa para liberar energía en sus células, con ayuda del oxígeno. Circula en la sangre bajo la forma de carboxihemoglobina de los glóbulos rojos.

22

Biología

IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL GAS CARBÓNICO: - Intervienen en las síntesis de los monosacáridos a través del proceso fotosintético con desprendimiento del oxigeno, a partir del gas carbónico atmosférico que expelen los animales, el agua y la energía solar, esto es propio de organismos autotróficos. - Los organismos heterotróficos requieren que el carbono se encuentre en forma compleja como la glucosa, la que junto con otros productos de la fotosíntesis, son oxidados por los animales utilizando el oxigeno molecular para la liberación de energía y anhídrido carbónico. - Toda fermentación de materia orgánica desprende el anhídrido carbónico y resulta de la respiración de los seres vivos. - El gas carbónico hay que diferenciarlo del monóxido de carbono que se produce por la combustión incompleta del carbono, es decir, cuando se quema el carbono y sus compuestos en una cantidad insuficiente de oxigeno. El monóxido es un gas incoloro, inodoro e insípido y muy poco soluble en el agua, tiene una gran capacidad para combinarse con la hemoglobina de la sangre, impidiendo de este modo que el oxigeno llegue a las células del organismo. Por esta razón es venenoso. El transito vehicular con combustión defectuosa e incompleta incorpora este gas a la atmósfera de las grandes ciudades.

23

Biología

24

Biología

AUTOEVALUACIÓN Apellidos y nombres: ............................................................................................ Grado y Secc.: ............ 1. ¿Cuál es la importancia del gas carbónico? ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 2. ¿Por qué es importante el agua en nuestro organismo? ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 3. ¿De qué otra manera son conocidos los bioelementos? ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 4. ¿Cómo se clasifican los bioelementos? ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 5. ¿Para qué sirven los micro constituyentes? ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 6. ¿Cómo se clasifican los Biocompuestos inorgánicos? ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 7. ¿Cuál es el significado de la abundancia del agua en la materia viva? ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 8. Establece las diferencias entre elementos Biogenésicos y principios inmediatos. Elementos Biogenesicos

Principios Inmediatos

9. Clasifica las sales minerales. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 10. Menciona las importancias biológicas de las sales minerales. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 11. El pH esta basado en: ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 12. Anota la importancia Biológica del gas carbónico. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................

25

Biología

26

Biología

B) PRINCIPIOS INMEDIATOS ORGÁNICOS: Son moléculas presentes en la materia viva, que se forma a partir de los bioelementos principalmente de el carbono, las cuales cumplen funciones energéticas, estructurales, y regulan el trabajo fisiológico del organismo. CARACTERÍSTICAS: * Presentan en su composición química átomos de carbono. * Sus moléculas están unidas a través de enlaces covalentes. * Son macromoléculas de elevado peso molecular. 1. Glucidos

2. Lipídos

3. Proteínas PRINCIPALES BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

4. Ácidos Nucleicos 5.1. Enzimas 5. Biocatalizadores

5.2. Hormonas 5.3. Vitaminas

6. Ergo molélulas

1. GLÚCIDOS O CARBOHIDRATOS CONCEPTOS: Son sustancias orgánicas ternarias constituidas por C,H,O; son formadas mediante el proceso de la fotosíntesis de las plantas. Tiene como fórmula condensada (CH2O)n. Se llama también azucares o almidones de origen vegetal o animal. Químicamente se les define como moléculas constituidas por varias radicales (-OH) oxidrilos y un grupo funcional aldehído (-CHO) o cetona (-CO-), por ello se dice que son polihidroxialdehidos. CLASIFICACIÓN: Se clasifican según su tamaño molecular desde los mas pequeños a los mas complejos en tres clases: 1.1. Monosacáridos u Osas (azúcares simples) 1. 2. Oligosacaridos u Osidos (azúcares intermedios) 1. 3. Polisacáridos (moléculas complejas) 1.1. MONOSACARIDOS U OSAS: Llamadas también azúcares simples se encuentran en la uva, y otros frutos, y en la miel de abeja. - No pueden hidrolizarse en unidades pequeñas, son hidrosolubles y cristalizables. - Se nombra con la terminación osa. - Están formados por 3,4,5,6 ó 7 átomos de carbono, denominándoles respectivamente triosas, tetrosas, pentosas, exosas, heptosas - Su fórmula general es (CH2O)n en la que n es< ó > que tres. - Pueden ser aldosas ó cetosas.

CLASIFICACIÓN DE ACUERDO AL NÚMERO DE ÁTOMOS DE CARBONO

Nº de C

Clase de monosacárido

C=3 C=4 C=5 C=6

Triosas Tetrosa Pentosa Hexosa

Fórmula C3 H6 O3 C4 H8 O4 C5 H10 O5 C6 H12 O6

27

Ejemplos Gliceraldehido Eritrosa Ribosa, desoxirribosa Glucosa, fructosa, galactosa, manosa.

Biología

MONOSACÁRIDOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA: a) Ribosa: Componente del ARN (ácido nucleico), interviene en la información genética, en el transporte energético como elemento constituyente del ATP b) Desoxirribosa: Componente del ácido desoxirribonucleico (ADN) forma parte del material genético. c) Glucosa ó Dextrosa: Llamada también azúcar de uva ó azúcar de sangre. - Constituye el combustible de los seres vivos - Componente indispensable de la sangre. Su deficiencia se conoce como hipoglicemia y su exceso como hiperglicemia. Cuando la hiperglicemia es patológica se le denomina diabetes. - Se encuentra libre en los jugos de los frutos, y en los tejidos animales combinado en forma de polisacáridos (almidón glucógeno)etc. - En solución presentan dos formas estructurales, una lineal y otra cíclica. - Tiene valor nutricional (dextrosa-suero), industrial (fabricación de dulces,jarabes). Fórmula:

CHO H 2

CHO H 2

CHO H-C-OH HO-C-H H-C-OH

C

H-C-OH

OH

CHO H 2

H

O

C

OH

C H

O

H

CH

C

H

H

C OH

H

C

C

C

OH

H

OH

OH

H

C H

OH

OH

A

B

C

d) Fructuosa ó Levulosa: Es el más dulce de todos los monosacáridos. - Constituye fuente energética de los espermatozoides. - En el hígado y en el intestino delgado se convierte en glucosa . - Se encuentra libre en la miel y en los jugos de los frutos. Fórmula:

CH2OH C-O

CH2OH

6

O

OH

HO-C-H H-C-OH

5

2

H

OH CH2OH

H

H-C-OH CH2OH

1

3

4

OH

D- FRUCTUOSA

H

e) Galactosa: - No se encuentra libre sino combinada con la glucosa formando así la lactosa. - El hígado puede convertirla en glucosa. - Se encuentra en el tejido nervioso, y en el cerebro; asociada con grasas forma glucolípidos. Fórmula:

CH2OH

CHO

O

H-C-OH HO-C-H

OH

HO-C-H H

H

H OH

H

H

OH

OH

H-C-OH CH2OH D- GALACTOSA

1.2. OLIGOSACARIDOS U OSIDOS: - Están constituidos por 2 a 10 unidades de monosacáridos mediante enlaces glucosídicos. * Enlace Glucosídico: Es un enlace covalente que se origina por acción entre un grupo (OH) de dos monosacáridos con pérdida de una molécula de agua. - Los oligosacaridos mas importantes son los disacáridos. Disacáridos: Su fórmula global (C12H22O11) se caracteriza por ser dulce, hidrolizables, e hidrosolubles.

28

Biología

- Se forman por condensación de dos moléculas de monosacáridos iguales ó diferentes (hexosas), mediante enlaces glucosídicos. Demostración de los mas comunes: C6 H12 O6 + C6 H12 O6 Hexosa+Hexosa

C12 H22 O11 + H2O Disacáridos

Fórmula cíclica: C6 H12 O6 + Monosacáridos

C6 H12 O6 Monosacáridos

CH2OH

CH2OH

C12 H22 O11 Disacáridos

+

H2 O Agua

CH2OH

CH2OH

+H2O H

O

HO

Monosacáridos (hexosa)

Disacáridos

Glucosa + Fructuosa Glucosa +Glucosa Glucosa +Galactosa

Sacarosa Maltosa Lactosa

+ Agua H2O H2O H2O

Disacáridos de Importancia Biológica: a) Maltosa ó azúcar de malta: (glucosa +glucosa) - Se obtiene al germinar los granos de los cereales que contienen almidón, mediante la acción de enzimas que lo descomponen en maltosas. - Constan de dos moléculas de glucosa unidas por enlace alfa (1,4). Fórmula: CH2OH

CH2OH O

H

O

H

OH

H

H O

H

OH H

H

H

OH

OH

H

H

OH

OH

b) Sacarosa ó azúcar de caña (glucosa +fructuosa). - Se obtiene industrialmente de la caña de azúcar o de la remolacha - Es un nutriente importante para la alimentación humana. - En el intestino al fijar una molécula de agua se hidroliza en glucosa y fructuosa. - Se forma por condensación de glucosa y fructuosa mediante enlace alfa (1,2) CHO H Fórmula: 2

CHO H 2

O

O

H

H

H

H H

OH

H

OH

OH

H

OH

CHO H 2

O H

OH

c) Lactosa ó Azúcar de Leche: (Glucosa +Galactosa ) - Este disacárido sólo existe en los mamíferos, se encuentra en la leche humana en un 7%, y en la vaca 5%. - Es importante en la alimentación infantil y dietas especiales. - Esta constituida por galactosa y glucosa unidas por enlace beta (1,4) Fórmula: CH2OH

CH2OH O

H

OH

O

H

H

H

OH

H

H

OH

OH

O H

29

OH

H

H

OH

H

Biología

1. 3. POLISACÁRIDOS: - Su fórmula condensada (C6 H10 O5) n. - Son macromoléculas formados por mas de 10 unidades de monosacáridos unidas a través de enlace glucosídico. - Representan la mayor parte de los glúcidos que se encuentran en la naturaleza, ya sea como componentes estructurales ó como reservas energéticas. - Tiene un elevado peso molecular. Las moléculas grandes pueden estar formadas hasta por 10 000 monosacáridos (glucosa). - Por hidrólisis completa producen monosacáridos. - Son insolubles en el agua, no tienen sabor dulce. - Contienen unidades de glucosa por lo que se llaman glucanos. Polisacáridos de Importancia Biológica: Según la variedad de unidades de monosacáridos pueden ser: 1.3.1.Homo polisacáridos: Son aquellos polisacáridos constituidos por unidades de monosacáridos idénticos , los cuales son : a) Celulosa: - Es el polisacárido, fibroso que se encuentra en todas las plantas como componente estructural de la pared celular. - La celulosa mas pura se encuentra en el algodón que contiene aproximadamente el 90% de celulosa, en la madera el 50%. No obstante el hombre y los animales carnívoros no pueden utilizarla como fuente de glucosa, por carecer de enzimas digestivas. Pero resulta muy importante en la formación del bolo fecal, evitando así el estreñimiento. - Por hidrólisis completa genera glucosa. - Por hidrólisis parcial se obtiene celobiosa (unidad que se repite en la celulosa). - Es insoluble en el agua, insípido. - Su peso molecular se ha estimado que oscila entre 50 000 y 400 000, correspondiendo a unos 2000 a 3000 unidades de glucosa, formando cadenas lineales los que se comportan estrechamente formando fibras. - Constituye la materia prima para la fabricación de papeles, plásticos, explosivos, etc. b) Almidón: - Son polisacáridos que actúan como material de reserva en la nutrición de las plantas. - Por hidrólisis parcial se obtiene unidades de maltosa, y por hidrólisis completa se obtiene glucosa. - Los almidones son mezclas de dos tipos de compuestos que se pueden separar el uno del otro: La amilasa ( constituye el 10% a 20% de almidón) ; y la amilo pectina (40% a 80%) de almidón. - El almidón natural se presenta en forma de gránulos visibles al microscopio que se tiñen con el yodo tornándose un color negro- azulado. - Se encuentra mayormente en semillas, raíces y tallos, en donde es almacenado como una fuente de energía disponible para la planta. - El almidón puede procesarse para preparar alimentos como: El pan, o puede ser consumido directamente como en el caso de la papa, yuca, trigo etc. - Es soluble en el agua y de fácil digestión por el hombre. c) Glucógeno : - Llamado también almidón animal se asemeja a la fracción amilo pectina de almidón , con el yodo da un color rojo-violeta. - Está formado por moléculas de glucosa, formando cadenas ramificadas. - Es formado en el hígado y en los músculos de los animales superiores y es almacenado como una fuente de energía y donde se libera cuando los niveles de glucosa sanguínea bajan . - El proceso de formación de glucógeno a partir de la glucosa se llama glucogénesis, y su degradación a glucosa se llama glucogenólisis. d) Quitina : - Polisacárido de función protectora y estructural, se encuentra formando parte de la estructura externo o exoesqueleto de los artrópodos (insectos, arácnidos, crustáceos) así como también en las paredes celulares de los hongos, bacterias. e) Hemicelulosa: - Polisacárido semejante a la celulosa pero es mas soluble y mas fácil de hidrolizar. - A igual que la celulosa se encuentra en la pared de la célula vegetal.

30

Biología

f) Inulina: - Polisacárido formada por cerca de 40 moléculas de fructuosa unida en forma lineal . En fisiología se usa para medir la tasa de filtración glomerular. 1.3.2.Heteropolisacáridos ó Mucopolisacáridos: Son polisacáridos mixtos. Entre ellos tenemos: a) Ácido hialurónico: Se encuentra en el tejido conjuntivo ,cartilaginoso permitiendo la unión de las células, cumpliendo funciones estructurales. b) Sulfato de Condroitiva: A igual que el ácido hialurónico se encuentra en el tejido conjuntivo. c) Heparina: Se localiza en la sangre de los vertebrados evitando el proceso de coagulación. d) Pectina: Se encuentra formando la sustancia intercelular que une a las células vegetales. IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS GLÚCIDOS: - Constituyen la fuente de energía de todos los seres vivos (hexosa, disacáridos). - Constituyen la fuente de reserva energética en animales y vegetales (almidón- glucogeno) - Cumplen funciones estructurales, dando rigidez a las paredes celulares de las plantas y hongos (celulosa y quitina). - Forman parte de las moléculas mas complejas (ácidos nucleicos),(ribosa y desoxirribosa). - Forman parte del tejido conectivo (huesos, cartílagos, tendones) ; como el ácido hialurónico y el sulfato de condroitiva.

2. LÍPIDOS LÍPIDOS : Etimológicamente proviene del griego: lipos, significa grasa. CONCEPTO: Son compuestos orgánicos ternarios constituidos por C, H, O, además puede contener P, N se encuentra en tejidos de animales y plantas, acidos grasas, aceites, ceras, alcohol, trigliceridos. - Son saludables en solventes orgánicos como benceno, éter, cloroformo, etc. - Durante la digestión intestinal se desdoblan en sus componentes orgánicos simples (ácido graso y glicerol). - Son sustancias heterogéneas que tienen diferentes propiedades y estructuras. - Dejan manchas traslúcidas al papel. ÁCIDOS GRASOS: - Son sustancias simples que constituyen a los lípidos. - Químicamente están constituidos de cadenas hidrocarbonadas con un miembro par de carbonos, al que se une un grupo carboxilo (- COOH), Ejm. Acido palmítico (16c ) cuya formula abreviada es : CH3 - (CH2)14 - COOH CLASIFICACIÓN: Dependiendo de que existan o no enlaces covalentes dobles, pueden ser saturados e insaturados. * ÁCIDOS GRASOS SATURADOS: Son aquellos ácidos grasos en el que sus átomos de carbono están unidos mediante enlaces simples. - Tienen alto punto de fusión, por lo tanto son sólidos a temperatura ambiente. Ejem. Sebo, manteca, grasa de cerdo. - Son de origen animal, se localiza en el tejido adiposo. - Se convierte en colesterol, almacenándose como alimento de reserva en los animales. - Son ácidos grasos fuertes en los que permite realizar reacciones de SAPONIFICACIÓN. SAPONIFICACIÓN: Es un proceso que consiste cuando reacciona las grasas con un álcali, y se obtienen productos como: glicerina y sales alcalinas de ácidos grasos, más conocidas con el nombre de jabones. PRINCIPALES ÁCIDOS GRASOS SATURADOS:

Nombre común Acido Butírico

Nombre químico

Formula global

Nº de C.

Existencia

Acido butaonoico

C3 H7 COOH

4

Mantequilla

Acido Caproico

Acido hexanoico

C5H11 COOH

6

Mantequilla

Caprílico

Acido octonoico

C7H15 COOH

8

Aceite de coco

Acido Caprico

Acido decanoico

C9H19 COOH

10

Aceite de palmera

Acido Araquídico

Acido ico-sanoico

C19 H39 COOH

20

Acite de oliva

31

Biología

ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS: Son aquellos ácidos grasos, cuya cadena carbonada presentan enlaces covalencia dobles: - 1 doble enlace: monoinsaturados. - Más de 2 dobles enlaces = poliinsaturados. - Presentan bajo punto de fusión, por lo que son líquidos a temperatura de ambiente. Ejm. Aceites. - Mayormente son de origen vegetal.

PRINCIPALES ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS Nombre común Ácido palmitoleico

Nombre Químico

Formula

Nº de doble enlace

Nº de C.

Existencia Mantequilla

C15H29 COOH C17H33 COOH

1

Ácido oleico

Ácido hexadecanoico Ácido octadenoico

1

16 18

Ácido lindeico

Ácido octodecadienoico

C17H31 COOH

2

18

Aceite de oliva Aceite de soya Aceite de linaza

Ácido araquidónico

Ácido icosanoico

C19 H31

4

20

Aceite de mani

CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS O GRASAS: Se clasifican en tres grandes clases: 1) Simples

2) Compuestos.

3) Derivados.

2.1. LÍPIDOS SIMPLES U HOLOLÍPIDOS: Son grasas simples formados exclusivamente por el C, H, O, por hidrólisis se descomponen en ácidos grasos y glicerol, se encuentran en animales y vegetales. Químicamente son esteres de ácidos grasos con diversos alcoholes. Se clasifican en glicéridos y ceras. a) GLICÉRIDOS: Llamados también grasas neutros o acilgliceridos: son aquellas grasas simples que a temperatura ambiente ( 15ºC) son sólidos, como el sebo, grasa de equino, de cerdo, mantequilla. Los más importantes son los triglicéridos. * TRIGLICÉRIDOS: Están constituidos por la unión de tres ácidos grasos y una molécula de glicerol mediante enlaces tipo éster. Por lo tanto son ésteres de glicerol y ácidos grasos. Los triglicéridos constituyen casi el 90% del tejido adiposo en los animales, debido a esto sirven como fuente de reserva energética, más del doble de energía que los carbohidratos. * ESTERIFICACIÓN: Es un tipo de reacción que consiste cuando un ácido carboxílico reacciona con un alcohol, obteniéndose un éster. b) CERAS O CÉRIDOS: Son sustancias grasas de aspectos brilloso o céreo que impermeabiliza, recubre, protege estructuras externas en plantas y animales (pelos, lanas, plumas, piel, hojas, tallos, frutos) y exoesqueleto de los insectos. Así mismo se encuentra en las ceras de las abejas. Químicamente está formado por un ácido graso y una molécula de glicerol. Ejemplo: - La nolina, cera que protege la lana de oveja. - Cerumen cera que protege el conducto auditivo. - Cera de carnauba presente en la hoja de palmeras brasileñas. - Cera de china. - Cutina presente en las hojas de vegetales. 2.2. LÍPIDOS COMPUESTOS O HETEROLÍPIDOS: Son aquellos lípidos que a mas de contener en su estructura química el C, H, O contiene P, N sirven principalmente como componentes estructurales de las membranas celulares. CLASIFICACIÓN: a) Fosfolípidos o fosfoglicéridos: Desde el punto de vista biológico son los lípidos más importantes como constituyentes de los complejos lipoproteicos de las membranas biológicas. TIPOS: - Lecitinas: Existen en el hígado, cerebro, tejido nervioso, y yema de huevo. - Cefalinas: Existen en el hígado, cerebro, sangre, tejido nervioso, tejido muscular. Algunos intervienen en la coagulación de la sangre. - Esfingomielina: Existe en el cerebro, tejido nervioso, pulmones, bazo.

32

Biología

b) Glucolípidos: poseen un glúcido, se subdividen en. - Cerebrosidos : presentes en la membrana de las neuronas cerebrales, (sustancia blanca) y en las vainas mielínicas que rodean los axones. - Gangliosidos: presentes en las neuronas cerebrales, (sustancia gris, entre neuronas y sinapsis) y en los eritrocitos. - Proteolipidos: Transporta grasas por la linfa, el torrente sanguíneo. - Esfingolipidos: Presente en la vaina de la mielina, fibra nerviosa. 2.3. LÍPIDOS DERIVADOS: a) Esteroides: pertenece a este grupo: - Las hormonas sexuales. - Hormonas de la corteza suprarrenal. - Vitamina D. - Ácidos biliares. TIPOS Esteroles: Ejm. Colesterol, ergosterol - El Colesterol: Es el esterol animal más importante, presente en el tejido nervioso, bilis, yema de huevo, mantequilla. - El ergosterol: Propio de las plantas se encuentra en las verduras, se transforma en vitamina D y al ser irradeada por la luz ultravioleta. b) CAROTENOIDES: Son pigmentos animales o vegetales que se incluyen con los lípidos por que tienen consistencia oleosa. Ejm. Caroteno. - Caroteno: Pigmento responsable del color amarillo - rojizo ( anaranjado) .Tipos: alfa, beta, gama, a partir del beta - caroteno se sintetiza la vitamina A en el hígado de los vertebrados. - Xantofila: Pigmento amarillo. IMPORTANCIA BIOLÓGICA: 1. Forman parte de las membranas celulares (lípidos compuestos) 2. Constituyen el combustible inmediato del organismo, un gramo de grasa produce 9,4 Kilocalorías. En los animales el exceso de lípidos es almacenado en el tejido adiposo constituyendo en importante reserva energética (triglicéridos). 3. Las grasas almacenadas debajo de la piel, en el tejido adiposo, forma una capa que impide la pérdida de calor, es importante para animales de zonas polares como focas, ballenas, y osos (triglicéridos). 4. Algunos constituyen hormonas (hormonas sexuales) vitaminas liposolubles pigmentos (lípidos derivados). 5. Al ser oxidados liberan gran cantidad de azúcar. 6. Recubren y protegen superficies externas tanto animal como vegetal. (ceras).

3. PROTEÍNAS INTRODUCCIÓN: En el citoplasma celular a nivel de los ribosomas, las proteínas se elaboran por órdenes genéticas, por lo tanto son muy diversas en estructura y actividad. En el cuerpo humano hay miles de tipos distintos de proteínas y cada una de estructura especial, lo que les permite ejercer funciones específicas. Por ejemplo tenemos: enzimas para acelerar reacciones químicas, hormonas para regular funciones biológicas, anticuerpos para la defensa contra cuerpos extraños, etc., es importante reconocer que una alteración genética (mutación) se manifiesta en una alteración proteica y por lo tanto se altera la función biológica (enfermedades genéticas: albinismo, hemofilia). ETIMOLOGÍA: El término proteína deriva de la voz griega: PROTEÍCOS = De primer orden, primera importancia - principal importancia. CONCEPTO: Las proteínas son principios inmediato orgánicos (biomoléculas), presentes en organismos vivos, están constituidos por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, siendo este último el elemento característico. Frecuentemente suelen tener azufre, otros fósforo, hierro, zinc, cobre, magnesio, yodo, etc. Son las biomoléculas más abundantes de la estructura celular y de la función de las células, es decir no existe vida sin proteínas. Las proteínas son macromoléculas (grandes moléculas), en cuya estructura molecular encontramos unidades repetitivas denominadas aminoácidos. Una proteína está formada por 50 a 50000 aminoácidos (miles de aminoácidos) Ejm: Oxihemoglobina:

C2932 H4724 O340 N828 S8 Fe4

33

Biología

Esto equivale a peso molecular de 68 000.

PORCENTAJE APROXIMADO DE LAS PROTEÍNAS Símbolo C H O N S

ELEMENTOS QUÍMICOS

PORCENTAJE 53% 7% 23% 16% 1%

Carbono Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno Azufre TOTAL

100%

PROPIEDADES GENERALES DE LAS PROTEÍNAS: Tenemos los siguientes: - Son sólidos e insípidos. - Algunas son solubles en agua pura ó soluciones salinas diluidas. - Son coagulables por el ácido pícrico, por el calor, el alcohol y las soluciones salinas concentradas. - Las soluciones son de naturaleza coloidal,(seudo soluciones). - Son sustancias de peso molecular elevado y en ocasiones, tamaño gigantesco; por ejemplo, la ovoalbúmina puede alcanzar gigantesco un diámetro de 5 nm. - Una propiedad interesante es su especifidad. Esta especifidad consiste en que cada proteína realiza una función característica, esto significa que cada especie y aún cada individuo, sintetiza proteínas que le son propias. Por ejemplo todos los mamíferos tienen hemoglobina pero estas difieren en el Nº de aminoácidos como la del gorila y humano en un aminoácido la del cerdo en 17 aa y la del caballo en 26 aa. En la que se refiere a las proteínas por los que se diferencian los individuos de la misma especie, son los responsables de los procesos de sensibilización y anafilaxia, y son uno de los factores determinantes del rechazo en los transplantes. DESNATURALIZACIÓN: Las proteínas se precipitan formando coágulos por acción de ciertos factores físicos como las altas temperaturas radiaciones, rayos x , ultrasonidos y factores químicos como los ácidos, cambios de pH, acción de detergentes etc. todo ello implica una perdida de sus propiedades o actividades biológicas, generando a que por la precipitación se desorganiza (completamente o en parte) la estructura secundaria y terciaria de la proteína pasando a una forma en la que la cadena polipeptidica está muy estirada; el que la estructura original vuelve a restablecerse por puro azar es un suceso altamente improbable (hecho irreversible). Desnaturalización

Representación de la desnaturalización

- Mediante hidrólisis (acción química del agua), se desdoblan en cuerpos de composición química más sencilla hasta llegar a los aminoácidos. AMINOÁCIDOS: Son moléculas orgánicas (unidades químicas de las proteínas) caracterizados porque poseen un grupo carboxilo (-COOH), un grupo amino (NH2) y un grupo R (cadena carbonada lateral, según la naturaleza del aminoácido).H H2N Grupo amino

C

COOH

R

Grupo carboxilo

En la figuran se ven las diferentes partes de un aminoácido, el carbono alfa, que está en el centro; se une (mencionandolos en el sentido del reloj) con un átomo de hidrógeno un grupo ácido, un grupo R y un grupo amino.

* Son sustancias incoloras, blanquecinas, sólidos cristalinos. * Solubles en agua excepto la cistina, tiroxina, leucina. Los aminoácidos en disoluciones forman iones dipolares llamados ZWITTERION, de aquí se comprende _ su doble comportamiento, como ácido (-COO ) y como base (NH+), denominados anfóteros e importantes para evitar los cambios de pH (acidez, basicidad) del medio celular. La mayoría de las proteínas naturales están compuestas por 20 a 23 aa de los cuales 10 aminoácidos son esenciales porque no pueden ser elaborados por el hombre. La función partícular de las proteínas esta determinada por la secuencia y orden de los aminoácidos en la molécula proteica la cual depende del ácido desoxirribonucleico (ADN)donde se encuentra la información genética.

34

Biología

ESTRUCTURA DE LA FÓRMULA GENERAL DE UN AMINOÁCIDOS: La diferencia entre los aminoácidos está en el grupo R. Los aminoácidos se clasifican de acuerdo a su importancia en: a) AMINOÁCIDOS ESENCIALES: Son aquellos que el hombre no los puede sintetizar por lo que tiene que adquirirlos de las plantas en su dieta diaria estos son(10): - Valina - Metionina - Treonina - Isoleucina - Lisina - Leucina - Histidina - Arginina - Triptófono - Fenilalanina b) AMINOÁCIDOS NO ESENCIALES: Son aquellos que el hombre los puede sintetizar, por lo que no son esenciales en su dieta diaria se encuentran en los animales y plantas en cantidades abundantes, estos son 13. (Pueden ser sintetizados por el propio organismo). - Glicina - Acido aspástico - Cisterina - Prolina - Alanina - Hidroxilisina - Cistina - Hidroxiprolina - Serina - Acido glutámico - tirosina - Asparragina - Glutamina.

PRINCIPALES AMINOÁCIDOS NOMBRE

SÍMBOLO

NOMBRE

Val

Leucina

Leu Phe

Valina

SÍMBOLO

Isoleucina

Ile

Femilalanina

Metionina

Met.

Histidina

His

Treonina

Thr

Triptófano

Tryp

Arginina *

Arg.

Glicina

Lisina

Gli

Lis

Alanina

Ala

Serina

Ser

Hidroxilisina

Hil

Acido Aspartico

Asp.

Asparragina

Asn

Acido Glutámico

Glu

Glutamina

Gin

Ciseina

Cish.

Cistina

Tirosina

T

Prolina

Cis

Hidroxiprolina

Hip.

Histidina *

Pro His

(*) La arginina y la histidina son aminoácidos condicionalmente esenciales.

ENLACE PEPTÍDICO: Es el enlace que une a los aminoácidos para que se formen las proteínas. Se forma por reacción entre un grupo corboxilo (-COOH) de un aminoácido y el grupo amino( NH3) del otro aminoácido como producto se libera una molécula de agua. Ejm:

H NH2 - CH - COOH + R

N - CH - COOH H

NH2 - CH - CO - HN - CH - COOH + H2O

R’

R

R’

Enlace Peptídico La unión de 2 aminoácidos (2 aa) es un dipéptido, la unión de 3 aminoacidos (aa) es un tripeptido, más de 10 aa es un polipéptido. Los polipéptidos con una estructura química y función específica constituye en las proteínas.

Hemoglobina

1

Proteína

2 3 4 5 6

Membrana

7

Depende de Funcionamiento correcto del eritrocito

Enlace peptídico

Depende de

Correcta información de la proteína

35

Secuencia correcta de aminoácidos

Depende de Información genética del ADN

Biología

ESTRUCTURAS DE LAS PROTEÍNAS: La arquitectura final de la proteína, que le da su forma especial característica determina su función. Pasa por varios niveles estructurales: 1. ESTRUCTURA PRIMARIO: Es la secuencia de los aminoácidos unidos por un enlace peptídico y la ubicación de los enlaces disulfurosos que constituyen una proteína. Es decir el orden característico para cada proteína particular es lo que se conoce como estructura primaria. Ejem. Insulina. 2. ESTRUCTURA SECUNDARIA: Es la disposición especial que adapta la secuencia de amonoacidos. Existen 2 tipos generales de estructura secundaria: * La disposición a - helice, en la que los aminoácidos se disponen formando un solenóide. * La disposición b , en la que los aminoácidos se disponen formando una estructura de láminas plegables. Ejemplo: - a hélice queratina. - b hoja plegada Fibroina - triple hélice colágeno 3. ESTRUCTURA TERCIARIA: Es la disposición de las estructuras secundarias en el espacio. Las proteínas suelen presentar 2 disposiciones: la globular y la filamentosa. Las proteínas globulares como por Ejm: la hemoglobina presenta una cadena polipeptidico plegada sobre si misma adoptando formas esféricas. Las proteínas filamentosas como la queratina no presentan plegamientos. En este nivel de organización encontramos el llamado dominio proteico, que es la parte activo de las proteínas. Las proteínas pueden sufrir un proceso de desnaturalización al alterarse las condiciones del medio (cambio de pH, Tº < 70º, incremento en la concentración de sales, etc.) Se rompen los enlaces que mantienen la forma globular, de manera que la proteína pasa a adoptar una forma filamentosa. Ejm. Mioglobina. 4. ESTRUCTURA CUATERNARIA: No es común a todas las proteínas. Algunas son funcionales una vez alcanzado el nivel de la estructura terciaría, como por ejemplo la insulina. Otros, en cambio, necesitan de la asociación de varias moléculas para poder realizar su función como es el caso de la hemoglobina; esta asociación de sub unidades para constituir una unidad funcional es lo que se denomina estructura cuaternaria. Estructura secundaria (helice) Estructura terciaria (péptido individual doblado)

Estructura cuaternaria (agregados de dos o mas péptidos)

Estructura primaria (secuencia de aminoácidos)

CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Debido a que son elaboradas por órdenes genéticas resultan siendo muy diverso en estructura y función, y por lo tanto se dan varios criterios para su clasificación: A. POR SU CONFORMACIÓN ESTRUCTURAL. Las proteínas pueden ser: 1. Proteinas Fibrosas: Cumplen funciones estructurales, casi siempre insolubles en agua y generalmente de forma molecular alargada. Ejem: * Queratina * Miosina * Colágeno * Fibroina

36

Biología

2. Proteínas globulares: Tienen un papel funcional, son más solubles y más sensibles que las fibrosas, tienen forma compacta. Ejm. * Enzimas * Hormonas * Mioglobina. * Hemoglobina * Salina del salmón * Glutenina del trigo. B. POR SU CONSTITUCIÓN QUÍMICA 1. Proteínas Simples. 2. Proteínas Compuestas o Conjugadas. 3. Proteínas Derivadas. 1. PROTEÍNAS SIMPLES: Son compuestos naturales conformados exclusivamente por aminoácidos que por hidrólisis liberan únicamente aminoácidos o sus derivados inmediatos. Estos son: a. ALBÚMINAS: Son proteínas solubles en el agua y coagulables por el calor. Ejemplos: * Ovoalbúmina ---- se encuentra en la clara de huevo. * Lactoalbúmina---- se encuentra en la leche. * Seroalbúmina---- se encuentra en el plasma sanguíneo. b. GLOBULINAS: Son proteínas insolubles en agua, solubles en soluciones ácidos, alcalinos. Ejemplos: * Ovoglobulinas- se encuentra en la clara de huevo * Lactoglobulinas - se encuentra en la leche. * Seroglubulinas - se encuentra en el plasma sanguíneo. * Miosina - se encuentra en la carne. * Legumina - se encuentra en las habas. * Edestina - se encuentra en las semillas del cañamo. c. GLUTELINAS: Son proteínas insolubles en el agua y en soluciones salinas neutras, pero solubles en ácidos y álcalis diluidas. * Glutemina - se encuentra en el trigo. * Oricenina - se encuentra en el maíz. d. PROLAMINAS: Son proteínas insolubles en cualquier solución acuosa, pero solubles en soluciones alcohólicas de 60 a 80%, no coagulables por el calor. Ejemplo: * Gliadina - se encuentra en el trigo. * Zeina - se encuentra en el maíz. * Hordeina - se encuentra en la cebada. e. ALBUMINOIDES O ESCLEROPROTEÍNAS: Son proteínas insolubles en todos aquellos reactivos que no les descomponga se digieren lentamente con dificultad. Ejemplos: * Queratina - Se encuentra en el tegumento y sus derivados: pelos, uñas, pezuñas, cuernos, plumas, etc. * Colágeno - se encuentra en el hueso y en el tejido cartilaginoso (gelatina). * Elastina - Se encuentra en las fibras elásticas de los tendones, arterias, etc. * Fibroina - Se encuentra en la seda. f. HISTONAS: Son proteínas solubles en agua, en soluciones ácidos diluidos y con el hidrógeno sódico potásico. No coagulan por el calor. Ejemplo: * Globina - Se encuentra en la hemoglobina. * Histona - Se encuentra en los núcleos de las proteínas de tejidos animales y vegetales. g. PROTAMINAS: Son proteínas simples de peso molecular relativamente pequeñas, solubles en el agua, ácidos, álcalis diluidas. Se encuentra en la cabeza de los espermatozoides. Ejemplo: * Salmina - Se encuentra en el esperma del salmón. * Esturina - Se encuentra en el esperma del esturión. * Clupeina - Se encuentra en el esperma del arenque.

37

Biología

2. PROTEÍNAS CONJUGADAS O COMPUESTAS: Son sustancias naturales que al hidrolizarse liberan a - aminoácidos y otro grupo no prostético. Los más importantes son: a. NUCLEOPROTEÍNAS: Son proteínas unidas a ácidos nucleicos que se encuentran principalmente en el núcleo celular. Ejemplo: * Nucleoproteínas del timo - se encuentran en el timo. b. CROMOPROTEÍNAS O HEMOGLOBINAS: Son proteínas coloreadas. Compuestos de una histona unida a un grupo coloreado (pigmentos) que contiene un metal. Ejemplo: * Hemoglobina - Se encuentra en la sangre. * Hemocianina - Se encuentra en la sangre de los invertebrados. c. GLUCOPROTEÍNAS: Son proteínas combinadas con glúcidos como grupo prostético. Ejemplo: * Mucina - Se encuentra en la saliva. * Mucoide - Se encuentra en el tejido conectivo. d. LECITOPROTEÍNAS: Son proteínas unidas a lecitinas (grasa fosforada) grupo prostético. Ejemplo: * Lecitinas - Se encuentra en la yema del huevo. e. LIPOPROTEÍNAS: Son proteínas combinadas con lípidos como grupo prostético. Ejemplo: * En el suero de la leche. * Existen en todos los tejidos animales y vegetales . f. FOSFOPROTEÍNAS: Son proteínas combinadas con ácidos fosfóricos, grupo prostético. Ejemplo: * Caseína - se encuentra en la leche. * Ovovitelina - se encuentra en la yema del huevo. g. METALOPROTEÍNAS: Son proteínas unidas con metales. Ejemplo: * Ceruplasmina - Contiene cobre, se encuentra en la piel. 3. PROTEÍNAS DERIVADAS: Son proteínas obtenidas por hidrólisis parcial de las proteínas naturales. Son productos intermediarios de la hidrólisis protéica. Los más importantes son: a. PROTEÍNAS COAGULABLES: Son producidos por el calor o el alcohol. b. METAPROTEÍNAS: Son producidas por la acción breve de los ácidos diluidos o álcalis sobre las proteínas naturales a temperatura inferiores de ebullición. c. PROTEOSAS: Son producidas por la acción de ácidos diluidos o enzimas proteolíticas. Ejemplo: * Albuminosas - Se encuentra en la albúmina. d. PEPTONAS: Son producidas por la acción de ácidos diluidos o enzimas proteolíticas, cuando la hidrólisis pasa más allá del estado de la proteosa.

FUNCIONES BIOLÓGICAS DE LAS PROTEÍNAS A. ESTRUCTURA: Nivel celular, se encuentran en el citoplasma, en el núcleo, formando parte de los cromosomas y constituyen las membranas celulares, también los cilios y flagelos. A nivel tisular está presente en formaciones epidérmicas (pelos, uñas, picos, plumas, caparazón) y el colágeno de los cartílagos, la oseina soporte estructural en huesos. B. TRANSPORTE: La hemoglobina transporta oxígeno a través de la sangre, la mioglobina transporta oxígeno en los músculos, la hemocianina transporta oxígeno en crustáceos y moluscos y los permeasas regulan el paso de sustancias a través de la membrana.

38

Biología

C. CATALÍTICA: Las enzimas son proteínas, catalizadores bioquímicos que facilitan (aceleran) las reacciones químicas a nivel celular y en cavidades digestivas de los animales Ejm. Amilasa, lipasa, proteasa, ribonucleasa, tripsina, etc. D. REGULADORA: Muchas hormonas son proteínas que regulan algunas funciones biológicas. - La insulina regula la cantidad de glucosa en la sangre. - La tiroxina controla el metabolismo energético. - La Prolactina estimula la formación de leche en mamíferos. - La hormona de crecimiento (SH) promueve el crecimiento del esqueleto (controla la síntesis de proteínas). E. INMUNOLÓGICAS: Los anticuerpos o inmunoglobulinas son proteínas altamente espeíificas que neutralizan cuerpos extraños como virus, bacterias y células de otros organismos. F. CONTRÁCTILES: La actina y miosina provocan la contracción de las fibras musculares, con la cual muchos organismos se pueden desplazar y además el movimiento de cilios y flagelos se produce por ensamblaje contráctil de naturaleza proteico. G. RESERVA: Sirven como nutrientes almacenados Ejm. La ovoalbúmina del huevo y caseina de la leche.

4. ÁCIDOS NUCLEÍCOS INTRODUCCIÓN En el núcleo de cada célula hay un plan maestro que dirige desde las actividades cotidianas de la célula hasta las del organismo entero. Es ahí donde encontramos la molécula responsable de lo que somos, que contiene información genética recibida de nuestros padres en el proceso reproductivo. El ADN que forma los cromosomas y que está organizado en genes, es la principal molécula de la herencia (portador de la clave de la vida); los genes, de los que hoy en día se conoce su expresión y su regulación, son fragmentos de ADN. Los rasgos biológicos de los seres vivos tiende a la variabilidad y con ello la biodiversidad y la evolución, pues los genes se recombinan y mutan. La investigación del antecesor común, en la evolución, se basa en comparar los ADN. FUNCIONES BIOLÓGICAS: A. Almacenan la información hereditaria, para la formación de los rasgos biológicos que tiene un organismo. B. Permiten transmitir caracteres de generación en generación. C. Permiten la evolución biológica, pues, cuando se copia o se transmiten los ácidos nucleícos, pueden ocurrir errores los que se manifestarán en las características de los organismos aumentando su variabilidad y son ellos la diversidad. Progenitor

Progenitor CRUZE Pelo ondulado

ADN

Pelo lacio

ADN

Espermatozoide

Óvulo Cigote

Pelo ondulado Descendencia con variabilidad genética

CONCEPTO: Son principios químicos orgánicos (biomoléculas) de alto peso molecular, mucho más grandes que las moléculas de proteínas; localizados en los cromosomas del núcleo celular de todos los seres vivos. También se han encontrado en las mitocondrías de los animales, del hombre y en los cloroplastos de los vegetales. Están formados por condensación de unidades fundamentales denominados NUCLEÓTIDOS. BREVE HISTORIA: A principios de la década de los cincuenta, Alfred Mirsky y Roger Vendrely demostraron que toda célula de los distintos tejidos, de un organismo determinado contienen la misma cantidad de D.N.A.

39

Biología

La única excepción a esto son los mismos gametos: óvulo y espermatozoides solo tienen la mitad de D.N.A. por célula que otras células del mismo organismo. Era evidente la inferencia de que el D.N.A fue la parte importante del gen. Erwin Chargoff efectúo análisis de las cantidades relativas de purinas y pirimidinas en los D.N.A. de una variedad de Fuentes. -

Los Ácidos nucleicos los descubrió MIESCHER (1869); aislados por primera vez en 1871. Las purinas fueron descubierto por KOSSEL (1881). Determinaron su composición química y estructura molecular WATSON y CRICK en 1953. KORNBERG (1957) sintetizó el DNA, aisló el DNA polimerasa, una enzima que participa en la duplicación. - MESELSON y STAHL demostraron que la sucesión de nucleótidos en cada una de las bandas de DNA permanece intacta durante el proceso de duplicación y sirve como molde para la formación de una cadena (banda) complementaria. Llamaron a este proceso duplicación semi conservativa. - CAIRNS (1963) observó la duplicación del cromosoma de Escherichia Coli (bacteria de la flora intestinal) utilizando una combinación de microscopia y radioautografía. CARACTERÍSTICAS: - Son macromoléculas proteicas, de naturaleza ácida, localizados en los cromosomas de todos los seres vivos. - Están constituidos por largas cadenas de nucleótidos, unidos por enlaces covalentes de tipo fosfodiester. - Constituyen las moléculas claves de la vida, por que contienen la información genética de cómo deben ser los nuevos individuos. - Controlan los procesos básicos de todos los seres vivos incluyendo la codificación, transmisión y traducción de la información genética celular. - El DNA (ADN) es capaz de autoduplicarse. - Cada fragmento de ADN constituyen los genes (Unidad hereditario), cada uno de estos genes cumplen funciones distintas. COMPOSICIÓN QUÍMICA: Los ácidos nucleicos están constituidos por largas cadenas de unidades (Nucleótidos) químicamente están formados por: C -H-O-N-P. NUCLEÓTIDOS: Son las sub-unidades que formaron los ácidos nucleicos (ADN y ARN) ligados intrínsecamente a la información hereditaria de una célula. Están formados por: C-H-O-N-P - Por un ácido fosfórico (H3PO4), (ácido ortofosfórico). - Por un azúcar de 5 carbonos (PENTOSA): a )ribosa b) desoxirribosa - Una base nitrogenada. Ácido fosfórico+Azúcar + base Nitrogenada = Nucleótido 1

3

2

BASES NITROGENADAS: Pueden ser: PIRIMIDICAS -TIMINA -CITOSINA -URACILO

PURICAS -ADENINA -GUANINA ESTRUCTURA QUÍMICA DE LOS NUCLEÓTIDOS:

a. Acido Ortofosfórico. (Formula, desarrollada y representación simbólica) O

H3PO4

HO

OH

P OH

40

P

Biología

b. Pentosas: (a) Ribosa, b) Desoxirribosa c) representación simbólica. CH2OH

O

CH2OH

OH

C

C H

H

C

C

C H

C

C

H

H

OH

a

c. Bases Nitrogenadas: Bases Púricas:

H H

OH

OH

OH

C

H

H

O

b

c

O

NH2 C

C

N

6

7

HN

5 C

N 1

N

6

7

5 C

1

8 CH

HC

2

8 CH

C

4 C

2

4 C

9

3

N

N

9

3

N

N

NH2

H

H

Adenina (A)

Guanina (G)

A

G

Bases Pirimídicas: NH2

O

C

C

N

CH

CH

C O

HN

NH

a) Citosina

C

CH2 CH

HN

CH

C O

O

NH

CH

CH

C O

b) Timina

NH

c) Uracilo

ESTRUCTURA DEL ADN: El modelo de la estructura molecular del ADN en el año 1958 según JAMES WATSON y FRANCIS CRICK elaboraron el modelo de la doble hélice para explicar la estructura de la molécula de ADN; está formado por dos cadenas de nucleótidos entrelazados en forma de doble hélice, semejante a una escalera de caracol. Donde los peldaños de la escalera corresponde a la unión de las bases nitrogenadas y mientas que las barandas estarían representadas por las uniones alternadamente de azúcar y de fosfato. Las dos cadenas están unidas de tal manera que siempre la adenina se une a la timina (A-T) y la guanina a la citosina (G-C) la secuencia de estas bases se pueden repetir indefinidamente en cualquier orden. CLASES DE ÁCIDOS NUCLEÍCOS: A. ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEÍCO (ADN) B. ÁCIDO RIBONUCLEÍCO (ARN) A. ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEÍCO (ADN): - Es una macromolécula portadora de la información biológica que se transmite de generación en generación. - Biomolecula orgánica que constituye el depósito fundamental de información genética por excelencia. - Se halla localizado en el núcleo de las células formando los cromosomas (gen) en las mitrocondrias y cloroplastos. ESTRUCTURA MOLECULAR DEL ADN - Cuya estructura molecular formada por dos filamentos de ADN entrelazados en una hélice doble mediante puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas. - Esta formada por azúcar de 5 carbonos (pentosa) desoxirribosa.

41

Biología

- Fosfato (Acido fosfórico): H3PO4. - Base Nitrogenada. * Púricas

* Pirimídicas

- Ademina (A) =

A

- Citosina (C) =

- Guanina (G) =

G

- Timina (T) =

AT

T

T

A

C

G

G

C

C T

FUNCIONES DEL ADN: 1. Controla la actividad y reproducción celular. 2. Puede construir copias exactos de la misma mediante un mecanismo de autoduplicación, transmite toda su información de un individuo a otro. 3. Es el material que forma a los genes (estructuras que transmiten los caracteres hereditarios). 4. Representan una información codificada que permite a la célula elaborar proteínas específicas mediante instrucciones ARN. 5. Tiene la propiedad de alterar la secuencia de una base nitrogenada, es mutable, cambiando en esta forma el código de la información. B) ÁCIDO RIBONUCLEÍCO (ARN): - Moléculas encargadas de transmitir la información utilizada en la síntesis de proteínas; constituido por una sola cadena de ribonucleótidos de adenina, guanina, citosina y uracilo. - Se localiza en el citoplasma, núcleo (nucleolo) y especialmente en los ribosomas que lo contienen en gran cantidad. - El ARN es fabricado por el ADN (transcripción de información). ESTRUCTURA DEL ARN: - La estructura es similar a la del ADN excepto la presencia de uracilo en lugar de timina y ribosa en lugar de desoxirribosa. - Un nucleótico del ARN, está formado por: * Fosfato: Ácido fosfórico (H3 PO4) * Azúcar: 5 carbonos (pentosa): Ribosa. * Bases nitrogenadas: Esta constituido por una sola cadena donde la Timina ha sido reemplazado por el Uracilo.

AT

T

C

G

TIPOS DE ARN: 1. RNA MENSAJERO (RNAm): Es el que lleva la información genética (mensaje) del DNA desde el núcleo al citoplasma. El RNAm tiene una estructura lineal porta en su molécula los codones (triple de bases), cada uno de los cuales especifica un aminoácido. Se forma como producto de la transcripción del ADN. 2. RNA RIBOSÓMICO (RNA r): Es quien interpreta el mensaje contenida en el RNAm para la elaboración de nuevas proteínas. Molécula de conformación globular constituido por un polinucleotido super enrrollado, presente en los ribosomas. 3. RNA DE TRANSFERENCIA (RNA t): Recoge los tipos de aminoácidos libres presentes en el citoplasma y los transfiere para formar proteínas en los ribosomas. El RNAt, tiene una configuración en "hoja de trébol". Presenta un anticodon que lee al codón por complementación. FUNCIÓN DEL RNA: - Realiza la síntesis y fabricación de las proteinas. Pone en práctica la información genética contenida en el ADN. ADN ARN Síntesis proteica.

42

Biología

CUADRO COMPARATIVO ENTRE EL ADN Y RNA. CARACTERES LOCALIZACIÓN ESTRUCTURA

UBICACIÓN

PENTOSA O AZÚCAR BASES NITROGENADAS Nº DE POLINUCLEOTIDOS FÓSFORO FUNCIÓN

ARN -Se encuentra en el núcleo de las células, en los cromosomas, mitocondrias y plastos. -Doble Hélice de nucleótidos. -Núcleo - Nucleolo -Cromosomas-Cromatina -Mitocondrias -Cloroplastos. - Desoxirribosa (C5H10O4) -Adenina-Guanina -Citosina-timina 2 cadenas de nucleótidos -Acido fosfórico H3PO4 (fosfato) -Se autoduplica para transmitir la información genética de generación en generación. (Almacena la información genética)

ADN - Se encuentra en el citoplasma, nucleolo y ribosomas. -Trébol. Lineal, globular. -Nucleolo. -Ribosomas. -Citoplasma - Ribosa (C5H10O5) -Adenina-guanina -Citosina-uracilo 1 sola cadena de nucleótidos -Acido fosfórico H3PO4(fosfato) -Transmite y traduce la información genética del ADN para organizar y sintetizar las proteínas.

BIOSÍNTESIS DEL ARN: La síntesis del ARN se realiza de manera que en parte se parece a la autoduplicación del ADN. La cadena del ARN se forma tomando como molde fragmentos de la molécula de ADN; es decir toma como molde sólo una de las cadenas de ADN. Para ello se desenrolla el fragmento de ADN que va ser transcrito en forma de ARN, y sobre una de las cadenas se van acoplando los nucleotidos complementarios que van siendo enlazados entre sí gracias a la actividad del ARN polimerasa. El resultado es la formación de una cadena de ARN cuya secuencia es complementaria a la de una de las cadenas de ADN, con la diferencia de que en el ARN se sustituye la timina por uracilo. Antes de que termine la síntesis del ARN, este se combina con una molécula proteíca que va a ser la encargada de permitirle atravesar la membrana nuclear. REPLICACIÓN (DEL ADN) SEMICONSERVATIVA DEL ADN: Todos los seres vivos para perpetuar su especie, necesitan de la transmisión de información hereditario de una generación a otra, la cual precisa de la duplicación del ADN. Las funciones del ADN son almacenar, replicar y transcribir la información genética que tiene codificada en la secuencia de nucleotidos que los constituyen. La replicación consiste en que cada vez que la célula quiera entrar en división tendrá que duplicar la información genética. Mediante la replicación la molécula de ADN puede producir copias exactas de si mismo, las cuales pasaran a constituir el material genético de las células hijas. MECANISMOS (ETAPAS): Se inicio con el desenrrollamiento y separación de las 2 cadenas polinucleotidos perentelas. La separación ocurre en un punto determinado, llamado sitio de iniciación. A medida que las 2 cadenas se separan, se empieza a formar las 2 cadenas hijas. Este proceso es catalizado por la enzima ADN polimerasa (ADNpol). Se descubrió que la síntesis de una de las cadenas es continua y la otra es discontinua o fragmentada. A estos fragmentos que se presentan en la cadena se les llamó fragmento de OKASAKI. Posteriormente, los fragmentos de OKASAKI son unidos entre sí por una enzima, ADN ligasa. Al concluir la replicación, cada cadena nueva queda unida a una cadena vieja. En resumen cada cadena de ADN conserva la mitad de la molécula original; por eso se dice que la replicación del ADN es SEMICONSERVATIVA.

43

Biología

ADN PORTADOR DE INFORMACIÓN: GEN Las características que portan los individuos están codificados en el ADN esta codificación tienen una secuencia y orden de bases nitrogenadas que constituyen un código o una clave. Esta información se encuentra organizada en bloques, llamados genes que son responsables de la síntesis de proteínas. La cantidad de genes varia según la complejidad del individuo. En el hombre se han calculado 100 000 genes, en promedio cada gen pueda contener 1000 pares de bases nitrogenadas, repartidos en 46 cromosomas que caracterizan a la especie humana. Si el ADN de una célula germinal fuera extendida mediría 1.80 m de longitud, cuya información es equivalente a una biblioteca de una millar de libros con 600000 páginas de 500 palabras cada uno; que si una persona dedicara las 24 horas del día a leerla, tardaría más de 20 años. CÓDIGO GENÉTICO: Sistema de codificación, traducción y transcripción de la información genética acumulada en las moléculas del ADN de los cromosomas. Tres bases nitrogenadas están envueltas en la codificación de cada tipo especifico de aminoácido. 3 bases o triplete que permiten 64 combinaciones es decir todas las posibilida3 des de combinaciones (4 ); que tienen las 4 bases nitrogenadas. Actualmente el código esta descifrado y presenta las siguientes características: - La secuencia de 3 bases que llame codón (unidad de información), - Un codón codifica un determinado aminoácido. - Hay más codones que aminoacidos (código degenerado) - Algunos aminoácidos tienen mas de un codón que lo codifique; característica que protege a los organismos de mutaciones perjudiciales. - La lectura del código es continua. - Hay codones que no codifican para ningún aminoácido, codones de terminación o punta final.

EL CÓDIGO GENÉTICO RELACIONA LA SECUENCIA DE TRES BASES NITROGENADAS CON EL AMINOÁCIDO Segunda letra

Primera letra

U

C

A

G

UUU UUC UUA UUG CUU CUC CUA CUG AUU AUC AUA AUG GUU GUC GUA GUG

Felinamina Leucina

Leucina

Isoleucina Metionina

Valina

UCU UCC UCA UCG CCU CCC CCA CCG ACU ACC ACA ACG GCU GCC GCA GCG

A UAU UAC UAA UAG CAU CAC CAA CAG AAU AAC AAA AAG GAU GAC GAA GAG

Serina

Prolina

Treonina

Alanina

44

G Tirosina Fin de lectura Histidina Glutamina Asparragina Lisina Ácido aspàrtico Ácido glutámico

UGU UGC UGA UGG CGU CGC CGA CGG AGU AGC AGA AGG GGU GGC GGA GGG

Cristeína Fin de lectura triptófano

Arginina

Serina Arginina

Glicina

U C A G U C A G U C A G U C A G

Tercera letra

C

U

Biología

AUTOEVALUACIÓN Apellidos y Nombres: ....................................................................................... Grado y Secc: .................. 1. La síntesis de proteínas se realiza en. _____________ 2. En que estructuras biológicas se encuentran las proteínas siguientes: - Queratina: - Miosina: - Colágeno: - Fibroina: - Fosfoproteínas: - Globina: - Glutenina: - Zeina: - Glucoproteínas: - Lipoproteínas: - Cromoproteínas: - Nucleoproteínas: - Metaloproteínas: 3. Cromo proteína que interviene en el proceso respiratorio: __________________ 4. Las proteínas son tan diversas en estructura y función debido a su origen: ________________ 5. Cuáles son los aminoácidos esenciales y porque reciben esta denominación? ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 6. La estructura funcional de una proteína esta dada por la estructura: _________________________ 7. Investiga los grupos R de los siguientes aminoácidos: a) Cisteina b) Valina c) Histidina d) Triptofono e) Ácido glutámico 8. ¿Que funciones cumplen las proteínas y ácidos nucleícos? ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 9. Cuál es la característica de la macromolécula del ADN. a) Presencia de Ribosa y Uracilo b)Presencia de la Desoxirribosa y tinina c) Organización espacial _____________________________ 10. Un gen esta definido como: ________________________ 11. La molécula que porta el aminoácido hasta el ribosoma es ___________________ 12. La molécula que lleva el mensaje tanscrito al ribosoma es :__________________ 13. El triplete de bases nitrogenados en el ARNm y que codifica para un aminoácido se llama ____________ mientras que el para un aminoácido se llama_________ mientras que el presente en el ARNt__________ 14. Empleando el código genético traduce la siguiente secuencia del ARNm. AUG CUG GGC UUU AAU CGC CCA UAU GCU 15. La forma de replicación del ADN es________________ 16. Los pedazos de ADN sintetizados durante la replicación y, que forman la cadena dinontima del ADN son ____________________ 17. ¿En que se diferencia el ARN del ADN? ARN

ADN

45

Biología

18. Que es un codón? ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 19. Si una cadena del ADN posee: UACGCA AGCT CGCATTCAG ¿Cuál seria la cadena complementaria? ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. ............................................................................................................................................................. 20. La secuenciad e bases nitrogenadas determina la secuencia de ________________________ en las _________ Completa el cuadro.

PROTEÍNAS

ÁCIDOS NUCLEICOS

Por su constitución se clasifican en:

Ejemplo

Tipos

-

46