TALLER DE BIOLOGA CELULAR (NUTRICIN) BIOMOLCULASAGUA El agua constituye aproximadamente el 70 % en peso de las clulas. El agua en los seres vivos varia de acuerdo a la especie, incluso si es vegetal o animal. En los seres vivos el agua se localiza de dos formas: Agua intracelular: 2/3 aproximadamente del total del agua presente. Agua extracelular: 1/3 del total. Esta constitutito por el agua intersticial (en los tejidos baando a las clulas), y el agua circulante (sangre, savia, linfa). Estructura qumica de la molcula. Las propiedades fisicoqumicas del agua son consecuencia de su estructura qumica y de ellas derivan sus funciones biolgicas. Debido a que es una molcula angulada debido a la mayor electronegatividad del tomo de oxgeno, la molcula del agua tiene en su estructura zonas de mayor densidad electrnica lo que la hace dipolar. Debido a esto las molculas de agua pueden interactuar unas con otras a travs de los enlaces de hidrgeno (debido a la carga parcial positiva localizada sobre los tomos de hidrgeno). Esto mantiene unidas las molculas de agua con lo que aumenta su peso molecular, es por eso que mientras otras molculas similares al aumentar su temperatura estn estado gaseoso, el agua est en estado lquido. Debido a esto el agua es el medio fluido de transporte entre las diferentes partes de un organismo, y como medio lubricante en rganos en movimiento. Capilaridad. Es la capacidad del agua de moverse por espacios extremadamente pequeos, principalmente por capilares muy delgados. Esta capacidad se debe a dos propiedades la adhesin y la cohesin. Los enlaces de hidrgeno hacen que las molculas de atraigan. La cohesin es la atraccin entre molculas similares y la adhesin es la unin entre las molculas de agua y las paredes del capilar. La capilaridad es fundamental en la conduccin del agua, las sales minerales y la savia elaborada en las plantas. Calor especfico del agua. Es la capacidad del agua para almacenar calor, la temperatura mide el movimiento de las partculas, esto permite que el agua acte como un amortiguador trmico, con lo cul mantiene el equilibrio trmico de las clulas y de los organismos a pesar de los cambios externos que puedan sufrir. Solubilidad. El agua por su constante dielctrica elevada es un buen disolvente para una gran cantidad de molculas, lo cul es una de sus funciones primordiales e indispensables para que se lleven a cabo las reacciones qumicas, por ejemplo las reacciones metablicas. Adems sirve como conductor de entrada y salida de diferentes sustancias que entran y salen de las clulas a travs de las membranas.

El agua y las clulas. Las clulas se componen en forma general de los siguientes compuestos: Constituyentes Agua Sustancias minerales Glcidos Lpidos Protenas Clula animal (%) 60 4.3 6.2 11.7 17.8 Clula vegetal (%) 75 2.45 18.0 0.5 4.0

En humanos el contenido de agua en porcentaje de peso total de algunos rganos es de: encfalo de embrin 92 %, encfalo de adulto 78 %, msculos 83.4 %, cerebro 77.8 %, pulmones 70.9 %, corazn 70.9 %. En el caso de los vegetales desde el 15 % de agua en semillas secas hasta el 80% de agua en frutos carnosos. 1.1 PRINCIPALES TIPOS DE MOLCULAS BIOLGICAS

1.1.1 Hidratos de carbono. Los carbohidratos o glcidos son compuestos orgnicos simples formados por tomos de carbono (C), hidrgeno (H) y oxgeno (O) en una proporcin de 1:2:1. Los carbohidratos se componen de uno o ms azcares y tienen tres funciones principales: proveen energa a las clulas, almacenan energa y sirven como molculas estructurales. Qumicamente son polihidroxialdehidos o polihidroxiacetonas pues son compuestos que tienen varios grupos hidroxilo (OH), y un grupo carbonilo, ya sea aldehdo (CHO) o cetona (C = O). Existen varios azcares cuyas frmulas difieren por la prdida de una molcula de oxgeno o una molcula de agua, o por la adicin de grupos como sulfato o fosfato. De acuerdo a su constitucin se clasifican en: monosacridos, disacridos (oligosacridos) y polisacridos. MONOSACRIDOS (Osas). Son los azcares ms sencillos, no son hidrolizables, poseen de 3 a 7 carbonos, a partir de sus monmeros se forman los dems glcidos. El azcar ms simple es la glucosa cuya composicin qumica es C6H12O6 por ser un azcar simple se le conoce como monosacrido. Propiedades fsicas: son slidos, cristalinos, incoloros o blancos, dulces y solubles en agua (debido a su polaridad). Propiedades qumicas: tienen propiedades reductoras, debido a su grupo carbonilo pueden oxidarse a cido fcilmente en disoluciones alcalinas de plata o cobre (esto se utiliza para detectarla en medios biolgicos). Los monosacridos que poseen un grupo aldehdo se denominan aldosas que se encuentran siempre en uno de los carbonos terminales de la molcula. Los que tienen un grupo cetona reciben el nombre de cetosas y siempre se localizan en un carbono intermedio. De acuerdo al nmero de tomos de carbono que posean 3, 4, 5, 6 o 7 reciben el nombre de triosas, tetrosas, pentosas, hexosas y heptosas, respectivamente.

n 3 4 5 6 7

Frmula C3H603 C4H8O4 C5H10O5 C6H12O6 C7H14O7

Nombre Triosas Tetrosas Pentosas Hexosas Heptosas

De acuerdo a lo anterior se antepone al sufijo osa el prefijo aldo o ceto para indicar si poseen funcin aldehdo o cetona, seguido de tri, tetra, penta, hexa o hepta para referir al nmero de tomos que posean. Por ejemplo: EJEMPLOS DE TRI, TETRA, ETC En la fotosntesis se produce la glucosa; este azcar de seis tomos de carbono, se puede transformar en otros azcares similares, ya sean de seis, de menos o de ms tomos. Entre los ms abundantes y conocidos se encuentran desde luego la glucosa la cul forma muchas molculas que comemos, como el almidn del trigo, maz, papas, camote, etc., la fructosa o azcar de la fruta, y la galactosa de la leche, estos tambin de seis carbonos. Tambin estn la ribosa y la desoxirribosa de cinco tomos de carbono. Estos azcares se comportan como unidades para formar otros de cadena ms largas, y por eso se les llama monosacridos (del griego sacars, dulce, y monos, nico o sea unidad). Monosacridos biolgicamente ms importantes. CARBOHIDRATOS PAPEL BIOLGICO Pentosas Ribosa Materia prima necesaria para la produccin de ARN. Tambin en los nucletidos capaces de transferir Energa, por ejemplo el ATP. Desoxirribosa Materia prima necesaria para la produccin de ADN. Hexosas Glucosa Es la molcula ms utilizada por la clula para obtener energa. Es fabricada por las partes verdes de los vegetales. Puede estar libre o formar parte de oligosacridos y polisacridos. En la sangre se encuentra a razn de un gramo por litro. Su papel es fundamentalmente energtico. Se Encuentra en la miel y en la mayora de los frutos. En el hgado se transforma en glucosa, por lo que en el cuerpo tiene el mismo valor energtico que la glucosa. Es constituyente de la lactosa de la leche. Su papel es energtico.

Fructosa

Galactosa

OLIGOSACRIDOS (Holsidos). Estn constituidos exclusivamente por monosacridos (generalmente hexosas) comprendidos entre 2 a 10, entre los que destacan los disacridos (dos osas) y trisacridos (tres osas). Se forman mediante enlaces oglucosdicos de monosacridos. DISACRIDOS Los disacridos son dulces, solubles en agua, cristalizables y por hidrlisis se descomponen en sus monosacridos constituyentes. Dos monosacridos pueden estar unidos covalentemente para formar un disacrido, o azcar doble. Algunos disacridos comunes incluyen el azcar de mesa o sucrosa (glucosa + fructosa), el azcar de leche o lactosa (glucosa + galactosa), y el azcar de malta o maltosa (dos molculas de glucosa). Disacridos biolgicamente ms importantes. Carbohidrato Monosacridos constituyentes Sacarosa Glucosa + fructosa Lactosa Maltosa Glucosa + galactosa Glucosa + glucosa Papel biolgicos Se encuentra en algunos vegetales. Abundante en la caa de azcar y en el betabel, su papel es energtico. Se encuentra en la leche de los Mamferos. Su papel es Energtico. Se encuentra en algunos vegetales. Se Encuentra en la germinacin de la Cebada que se emplea de la germinacin de la cerveza y una vez tostada como sucedneo del caf. Se encuentra libre en la leche de los mamferos. Se obtiene por hidrlisis del almidn y del glucgeno.

En la formacin de disacridos y polisacridos la separacin de las subunidades (monosacridos) est enlazados siempre covalentemente por un tipo de reaccin llamada sntesis de deshidratacin o condensacin. Otros oligosacridos importantes son: Disacridos: celobiosa, genciobiosa, trealosa, melobiosa, turanosa. Trisacridos: melezitosa, gencianosa, rafinosa. Tetrasacrido: Estaquiosa. Pentasacrido: Verbascosa. POLISACRIDOS. Poseen diez o ms monosacridos unidos por enlaces oglucosdicos. Pueden estar formados por un solo tipo de osas (homopolisacridos), o por dos o ms tipos de osas (heteropolisacridos). En la reaccin se liberan tantas molculas de agua como enlaces se formen. Son los glcidos ms abundantes en la naturaleza y los de mayor peso molecular. Son inspidos, amorfos e insolubles en agua. Los polisacridos realizan funciones biolgicas de reserva energtica y estructural. Los primeros presentan enlaces tipo , como el almidn y el glucgeno; los segundos, como la celulosa y la quitina, poseen enlaces tipo .

Polisacridos biolgicamente importantes. Carbohidratos Monosacridos constituyentes Papel biolgico Almidn Muchas molculas de glucosa Se encuentra en tubrculos y semillas y en algunas races. Tiene funcin energtica propia de los vegetales. Se acumula en el citoplasma celular (amiloplastos), tamao y forma caractersticos para cada especie vegetal. El exceso de glucosa producido por la fotosntesis es almacenado como glucosa. Celulosa Muchas molculas de glucosa Es el componente de sostn de las paredes celulares de los vegetales. Es Es el carbohidrato ms abundante de la de la la naturaleza. Sus cadenas adyacentes enlazadas por enlaces de hidrgeno dan como resultado la formacin de fibras de elevada fuerza de tensin. Glucgeno Muchas molculas de glucosa Se acumula en el hgado y en los Msculos. Constituye la reserva energtica de los animales, en donde si es necesario se convierte en glucosa. Estructura semejante al almidn. Quitina Muchas molculas de glucosa Tienen funcin estructural. Son parte Esencial del exoesqueleto de los Artrpodos, hongos y algunas plantas superiores. Otros polisacridos importantes son: arabana, xilana, inulina, fucoidina, agar, carragenina. Cuando una persona come disacridos y polisacridos o cuando el glucgeno es almacenado en el hgado y los msculos, son utilizados por las clulas de los tejidos. Los enlaces covalentes que unen monosacridos dentro de los disacridos y polisacridos pueden ser rotos. Esas reacciones de digestin ocurren por tener hidrlisis, esta es el inverso de la sntesis de deshidratacin. Cuando una papa es comida el almidn es hidrolizado y separadas las molculas de glucosa dentro del intestino. La glucosa es absorbida por la sangre y llevada a los tejidos. Algunas clulas de los tejidos pueden utilizar esta glucosa para energa. El hgado y los msculos sin embargo pueden almacenar glucosa en exceso en forma de glucgeno por reacciones de sntesis de deshidratacin dentro de las clulas. Durante el rpido y prolongado ejercicio, el hgado puede agregar glucosa a la sangre por hidrlisis de este glucgeno almacenado. Funciones: Energtica: Los glcidos representan la energa de uso inmediato en los seres vivos. Siendo el ms utilizado la glucosa que libera 4.1 Kcal./gr. al oxidarse. Los glcidos de reserva como el almidn, el glucgeno, la sacarosa y la lactosa almacenan glucosa. De esta forma el glucgeno y el almidn al ser insolubles en agua, almacenan miles de molculas de glucosa en animales y vegetales respectivamente.

Estructural: Algunos glcidos forman parte de estructuras celulares como la celulosa, la pectina y la hemicelulosa que constituyen la pared celular de los vegetales; los peptidoglicanos forman las paredes bacterianas; la quitina forma el exoesqueleto de artrpodos y hongos; la ribosa y la desoxirribosa son componentes de la estructura del ARN y ADN respectivamente. LPIDOS Al igual que los carbohidratos estn compuestos de carbono (C), hidrgeno (H) y oxgeno (O) pero con menos cantidad de este ltimo. Tambin pueden contener otros elementos como el fsforo (P), nitrgeno (N) y azufre (S). Los lpidos cumplen dos funciones: almacenar energa y ser componente estructural de los tejidos. Los lpidos son la forma ms concentrada de energa, pues cada gramo contiene ms del doble de energa que un carbohidrato. En nuestro cuerpo el exceso de carbohidratos se convierte en lpidos y se almacenan en el tejido adiposo de la regin abdominal, glteos, caderas y muslos. El cuerpo convierte los lpidos almacenados en glucosa al agotarse la reserva de carbohidratos, para suplir de energa la clula. Las hojas de las plantas contienen una capa con base e lpidos para evitar la perdida de agua. Los principales lpidos de las membranas son los fosfolpidos (ms abundantes), glicolpidos y colesterol. Los lpidos de las plantas se encuentran en tres grupos principales: Las grasas y aceites: estn presentes mayormente como reserva alimenticia. Los fosfolpidos y glicolpidos: presentes como componentes estructurales de las membranas. Ceras: forman la capa exterior protectora o cutcula de las plantas. Los lpidos o grasas tienen como base los cidos grasos como una base para clasificarlos, y los ms comunes estn formados por cadenas de 16 a 18 tomos de carbono. Tienen dos caractersticas: son insolubles en agua y otros disolventes polares; son solubles en disolventes orgnicos (no polares), como el benceno, el cloroformo, la acetona, el ter, etc. Si los clasificamos en funcin de sus relaciones con los cidos grasos, se dividen en:

CIDOS GRASOS.

Son molculas de largas cadenas lineales hidrocarbonadas, generalmente con un nmero par de tomos de carbono (14 a 22) ms un grupo carboxilo en uno de sus extremos (R COOH), por ejemplo: Cadena hidrocarbonada saturada: cido palmtico: CH3 (CH4)14 COOH Cadena hidrocarbonada no saturada: cido oleico: CH3 (CH2)7 CH = CH (CH2)7 COOH cidos grasos saturados: son aquellos que solo poseen enlaces covalentes sencillos. Cada en lace tiene rotacin libre que le confiere gran flexibilidad a la cadena, la cul puede adoptar muchas conformaciones diferentes, siendo la que est totalmente extendida, la ms estable. Ejemplos: el cido palmtico y el cido esterico. cidos grasos no saturados: Son aquellos que poseen uno o ms dobles enlaces (llamados poliinsaturados). Estos dobles enlaces son rgidos que al carecer de libertad de giro, hacen la cadena hidrocarbonada inflexible. Ejemplos el cido oleico del aceite de oliva. La diferencia entre tener o no doble enlace afecta la consistencia del lpido; por lo general los saturados tienden a ser slidos a temperatura ambiente, mientras que los no saturados se mantienen lquidos. Los lpidos de las plantas son menos saturados que los de los animales. La margarina se produce saturando aceites vegetales, esto es, aadiendo hidrgeno para que se solidifiquen. Propiedades fsicas del los cidos grasos. Estn determinadas principalmente por la longitud y grado de instauracin de la cadena hidrocarbonada. Solubilidad: Poseen una zona hidrfoba (anfipticos) pues en la cadena hidrocarbonada forman enlaces de Van der Waals con otras cadenas. Al contrario el grupo carboxilo es polar e hidrfilo. Es por eso que los cidos grasos al encontrarse en un medio acuoso subgrupos hidrfilos se orientan hacia las molculas de agua, mientras que los grupos hidrfobos se alejan de ellas dando lugar a la formacin de micelas, monocapas y bicapas. Punto de fusin: Debido a que las interacciones de Van der Waals son ms dbiles que las de doble enlace, se necesita menos energa para romper las cadenas hidrocarbonadas, es por eso que los cidos grasos insaturados tienen puntos de fusin ms bajos que los saturados en cadenas de la misma longitud, esto determina que a temperatura ambiente los saturados sean slidos, mientras que los insaturados sean lquidos. Propiedades qumicas de los cidos grasos. Al poseer un grupo carboxilo (COOH) pueden llevar a cabo dos funciones: Reacciones de esterificacin en las que reaccionan con grupos alcohlicos formando steres: R COOH + HO H2O + R COO R Reacciones de saponificacin que reaccionan con bases fuertes como potasa o sosa, dando sal potsica o sdica del cido graso correspondiente que recibe el nombre de jabn. R COOH + HONa H2O + R COONa

Acilglicridos o grasas.

Son steres formados por una, dos o tres molculas de cidos grasos y se denominan monoacilglicridos, diacilglicridos y triacilglicridos (triglicridos) respectivamente. Siendo estos ltimos los ms destacados conocidos tambin como grasas o grasas neutras. Triglicridos. Sus molculas estn formadas por la condensacin de una molcula de glicerol con tres molculas de cidos grasos. Dado que los hidroxilos (OH) polares del glicerol y los carboxilos (COOH) polares de los cidos grasos estn unidos en enlace ster, los triglicridos son molculas apolares (grasas neutras), hidrfobas (insolubles en agua). Si los tres cidos grasos son iguales se denominan simples y si no se denominan mixtos, las grasas naturales suelen ser mezclas de ambas. Si los cidos grasos que predominan son insaturados son lquidos y se denominan aceites; si predominan los saturados son slidos y reciben el nombre de cebos. Por lo general en los vegetales hay aceites y en los animales hay cebos. Las grasas son molculas de reserva energtica. Se almacenan en las vacuolas de las clulas vegetales (frutos y semillas de plantas oleaginosas), y en los adipositos del tejido adiposo de los animales. Ceras. Las ceras naturales se componen de cidos grasos saturados de alto peso molecular con 16 32 tomos de carbono. Segn su procedencia las ceras naturales se dividen en vegetales (hojas), animales (cera abejas) y minerales (destilacin del petrleo). Resultan de la esterificacin de un monoalcohol lineal de cadena larga con un cido graso tambin de cadena larga. Son duras a temperatura ambiente y totalmente insolubles en agua. Su funcin lubricante esta relacionada con la impermeabilidad al agua y con la firmeza de su consistencia. De tal manera que los frutos, la piel, el pelo, las hojas, las plumas estn cubiertas de una capa protectora de cera protectora. No tienen importancia alimentaria. Fosfolpidos. Forman parte de todas las membranas celulares. Los que se derivan del glicerol se denominan fosfoglicridos, y si se derivan de la esfingosina se denominan esfingolpidos. Fosfoglicridos. Se derivan de la unin de un cido fosfatdico y un compuesto polar que generalmente es aminoalcohol. Contienen un esqueleto de glicerol unido por enlaces de ster a dos cidos grasos y un cido fosfrico. Existen varias clases de fosfoglicridos, siendo el ms representativo la Lecitina (fosfatidicolina) que se encuentra en la mayora de las membranas celulares de los organismos superiores cuyo grupo polar es la colina. Debido a su carcter anfiptico (una parte polar y otra apolar). Desempean una funcin estructural, la cul es esencial para todas las membranas. Los principales fosfolpidos son: lecitina, serina, cefalina, etanolamina, inositol. Lecitina. La naturaleza dual (polar y apolar) de este fosfolpido le permite ser el componente principal de las membranas celulares, as mismo alterar la estructura del agua disminuyendo su tensin superficial, esta ltima funcin hace que sus surfactantes prevengan el colapso de los pulmones. La lecitina es importante en las membranas celulares, en el cerebro y los nervios. Esfingolpidos. Su estructura molecular deriva de la unin del alcohol esfingosina, un cido graso y un grupo polar que puede ser un aminoalcohol o un glcido. Su unidad estructural es la ceramida. El ms conocido de ellos es la esfingomielina. Tambin son anfipticos, por lo que desempean tambin una funcin estructural como constituyentes de las membranas celulares. Las esfingomielinas estn presentes en las membranas plasmticas de las clulas animales, en la vaina de mielina que recubre los axones de las neuronas mielinizadas (de ah su nombre), es la base estructural de las membranas del tejido nervioso.

Esteroides. Se derivan de un hidrocarburo cclico el esterano. Estn incluidos en los lpidos porque son no polares e insolubles en agua. Entre los esteroides destaca el colesterol, que est presente en la mayora de las clulas eucariotas. Colesterol. Es un compuesto antiptico, pues posee un grupo polar, hidrfilo (OH) y el resto es apolar, hidrfobo. Tiene funcin estructural confiere estabilidad y fluidez a las membranas de clulas animales. El colesterol es precursor de las hormonas sexuales producidas por las gnadas (testculos y ovarios) y la corteza suprarrenal. Los ovarios secretan estradiol y progesterona, los testculos secretan testosterona y androsterona. Tambin es precursor de la vitamina D y los cidos biliares. Prostaglandinas. Son un tipo de cido graso con un grupo hidrocarbonos cclico, tienen algunas funciones regulatorias. Su nombre se deriva porque originalmente fueron encontradas en el semen como una secrecin de la glndula prosttica. Las prostaglandinas estn implicadas en el dimetro de los vasos sanguneos, ovulacin, contraccin uterina durante la labor de parto, reacciones de inflamacin, coagulacin de la sangre, y otras muchas ms. FUNCIONES BIOLGICAS DE LOS LPIDOS. Energtica. Las grasas tienen un alto contenido energtico al ser poco oxidadas, por ejemplo la oxidacin de un gramo de grasa libera 9.4 Kcal., ms del doble que la oxidacin de un gramo de glcidos o de protenas (4.1 Kcal). Estructural. Debido a su naturaleza polar los fosfolpidos, esfingoglicolpidos y el colesterol forman parte de las membranas celulares. Protectora. Las ceras impermeabilizan las superficies de los frutos, plumas, hojas, pelo etc., las grasas al acumularse en el tejido adiposo de los animales, es un poderoso aislante trmico y a veces mecnico como la grasa que rodea los riones. Transportadora. Los cidos grasos y las sales biliares dispersan las grasas para facilitar su degradacin y posterior absorcin intestinal. Reguladora. Regulan algunas funciones del organismo, por ejemplo las vitaminas lipdicas (A, D, K, E), as mismo las hormonas sexuales y hormonas suprarrenales. PROTENAS Son polmeros formados por la unin de enlaces peptdicos de baja masa molecular llamadas aminocidos. Adems de tener carbono (C), hidrgeno (H), oxgeno (O) y nitrgeno (N), adems contienen otros elementos como el azufre (S), fsforo (P) y hierro (Fe). En los organismos vivos hay 20 aminocidos diferentes. Una protena se forma de una o varias cadenas de aminocidos. Si se cambia el orden de los aminocidos, cambia la estructura de la molcula y por lo tanto sus caractersticas. Cada molcula de aminocido contiene un grupo amino (NH2) en un extremo (de ah su nombre) y un grupo de cido carboxlico (COOH) en el otro extremo de la molcula. A una cadena de varios aminocidos (pptidos) se le denomina polipptido. R CH - COOH NH2 Los pptidos se forman por la unin de aminocidos mediante enlaces peptdicos. Si el nmero de aminocidos es inferior a diez es un oligopptido; si es mayor a diez, es un polipptido. Si el polipptido

es tiene ms de cien aminocidos, es una protena. Por ejemplo la Insulina (dos cadenas de 21 y 30 aminocidos), la encefalina (5 aminocidos) que se produce en las neuronas cerebrales y elimina la sensacin del dolor y la oxitocina (9 aminocidos) de la hipfisis que produce las concentraciones del tero durante el parto. FUNCIONES BIOLGICAS DE LAS PROTENAS. Las funciones tienen relacin entre si, por ejemplo una protena puede ser al mismo tiempo estructural y enzimtica, o tener otra funcin ms. Reserva. Solo en algunos casos especiales como en el desarrollo embrionario: ovoalbmina del huevo, la casena de la leche y la gliadina del trigo. Estructural. Vital en todas las estructuras celulares como las membranas, material extracelular, macromolculas como ADN, citoesqueletos, fibras de huso acromtico, cilios y flagelos, ribosomas, etc. Ejemplos, glicoprotenas (membrana), histonas, colgeno (tejido conectivo, tendones, hueso, cartlago), elastina (ligamentos, paredes vasos sanguneos, tejido Conjuntivo), queratina (epidermis, pelos, plumas, uas, cuernos, escamas), fibrona (artrpodos, tela de araa, capullo de seda de las larvas de mariposa). Homeosttica. En el medio interno y externo de las clulas mantienen el equilibrio osmtico. Transporte. Se encuentran en todas las membranas. Por Ejemplo: la hemoglobina (transporta O2 en la sangre de los vertebrados); hemocianina (transporta CO2 en los invertebrados); mioglobina (transporta O2 en los msculos estriados); citocromos (transportan electrones durante la respiracin en la fase luminosa de la fotosntesis), las lipoprotenas que transportan lpidos. Inmunolgica y defensiva. La trombina y fibringeno responsables de la coagulacin de la sangre, mucinas germicidas y protectoras de las mucosas digestivas y respiratorias, inmunoglobulinas o anticuerpos sanguneos que bloquean la accin de los antgenos. Hormonal. La insulina que aumenta la permeabilidad de la glucosa de las membranas plasmticas, glucagn que es el antagnico de la insulina, somatrotopa u hormona del crecimiento. Contrctil. Debido a la propiedad de algunas de cambiar de forma sin perder estabilidad. Por ejemplo: la actina y miosina responsables de la contraccin muscular, dinena de los cilios y flagelos, tubulinas de los microtbulos y microfibrillas. Enzimtica. Las enzimas son catalizadores que aceleran reacciones, ya que la temperatura del cuerpo a veces no es suficiente para que se lleven a cabo las reacciones qumicas. Controlan el metabolismo celular, permiten miles de reacciones qumicas vitales para la clula.

AMINOCIDOS. Existen 20 tipos de aminocidos (cuadro 1) que forman parte de las protenas. Un mismo aminocido puede aparecer varias veces en la misma molcula. De esos aminocidos algunos son esenciales

(requieren de ser obtenidos de la alimentacin), a partir de los cules un organismo puede sintetizar los dems. Cuadro 1. Los aminocidos que forman parte de las protenas. Aminocidos esenciales Aminocidos no esenciales Histidina (His) Alanina (Ala) Isoleucina (Iso) Arginina (Arg) Leucina (Leu) Asparagina (Asn) Lisina (Lis) cido asprtico (Asp) Metionina (Met) Cistena (Cis) Fenilalanina (Fen) cido glutmico (Glu) Treonina (Tre) Glicina (Gli) Triptofano (Tri) Glutamina (Gln) Valina (Val) Prolina (Pro) Serina (Ser) Tirosina (Tir) Si el nmero de protenas en la molcula es superior a 80, convencionalmente ser llamada protena. A pesar de que existen solamente 20 aminocidos, el nmero posible de protenas puede ser infinito. Las protenas difieren entre si debido a: La cantidad de aminocidos en la molcula Los tipos de aminocidos Los tipos de aminocidos La secuencia de los aminocidos en la molcula Si la secuencia de AA es diferente, la protena ser diferente (AMOR= ROMA, MORA, OMAR, RAMO). CIDOS NUCLICOS En este grupo se incluyen las macromolculas de ADN (cido desoxiribonucleico) y el ARN (cido ribonucleico), los cules son muy importantes en la regulacin gentica, se forman de las subunidades llamadas nucletidos. Estos forman largas cadenas de polinucletidos, por ejemplo los desoxirribonucletidos y los ribonucletidos. Los nucletidos estn formados por un monosacrido de cinco carbonos (pentosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato. Los nucletidos son los monmeros de los cidos nucleicos (ADN, ARN), los cules forman cadenas lineales de miles o millones de nucletidos. Almacenan y transmiten la informacin gentica.

Estas molculas pueden ser duplicadas y sintetizadas por las clulas; el ADN debido a esta propiedad de duplicar con precisin, es lo que permite que los seres vivos se reproduzcan y que gracias a herencia las caractersticas de cada individuo permanezcan casi invariables.

En las clulas existen grupos de pequeas molculas por ejemplo la guanina y la adenina que son llamadas bases pricas, y la citosina, la timina y el uracilo que son llamadas bases pirimdicas. Las bases pricas o purinas forman los ribonucletidos, y las pirimidinas forman los desoxirribonucletidos. Solo estos cuatro nucletidos diferentes se utilizan en la biosntesis de cidos nucleicos. Las pirimidinas y las purinas (nucletidos) son las unidades que forman los cidos nuclecos, siguiendo un orden siempre bien definido.

La importancia de estas molculas es que las clulas las pueden duplicar y sintetizar, con reglas precisas que les permiten conservar y utilizar la informacin que las clulas y los organismos en general necesitan para su mantenimiento, conservacin y reproduccin. El ADN debido a esta propiedad de ser duplicado con precisin, es lo que permite que los seres vivos se reproduzcan, y que gracias al mecanismo de la herencia las caractersticas de los individuos permanecen casi invariables de acuerdo a cada especie. La reglas para la duplicacin y transmisin de caracteres hereditarios de las clulas u organismos a sus descendientes son muy sencillas. El ADN esta formado por una doble cadena de nucletidos (fig), los cules se distinguen unos de otros por sus bases que los componen, como son la guanina, adenosina, citosina y timina. Siempre frente a una timina hay una adenina, y frente a guanina una citosina. La duplicacin ocurre cuando la doble cadena se separa y se forman cadenas dobles idnticas que van a las clulas hijas durante la divisin celular.

La informacin gentica contenida en los cidos nucleicos es almacenada y reproducida en los cromosomas, que contienen genes. Un cromosoma es una molcula de cido desoxirribonucleico (ADN) interactuando con protenas histonas. Los genes son segmentos de un ADN intacto. Cuando una clula se replica por s misma se producen copias idnticas de molculas de ADN conservndose la informacin para la descendencia. La informacin gentica presente en el ADN est disponible para dirigir prcticamente todas las reacciones qumicas dentro de la clula.

ESTRUCTURA Y FUNCIN CELULARDESARROLLO DE LA TEORA CELULAR. La mayora de los sistemas biolgicos estn formados por unidades llamadas clulas. Cada clula es una entidad viva completa; la biounidad ms pequea capaza de mantener una existencia independiente. Este concepto fue una de las doctrinas bsicas unificadoras de la biologa, fue elaborado por Schleiden y Schwan en 1839. , ms de 150 aos despus del primer reconocimiento evidente de la naturaleza celular de las plantas superiores hecho por Robert Hooke (Cuadro X) La nica excepcin a este concepto son los virus, que no tienen capacidad de vida independiente, debido a que gran parte de su lapso de vida deben vivir dentro de clulas para reproducirse. Las clulas complejas pueden alcanzar un alto grado de especializacin para realizar actividades especficas. Necesitan por lo tanto, de la capacidad para comunicarse unas con otras, de manera que las actividades de grupos de clulas especializadas puedan coordinarse entre si y poder intercambiarse productos del proceso metablico. Por lo que tienen un proceso de informacin y seleccin.

Cuadro X. Desarrollo histrico de la teora celular.

La teora celular moderna se resume en cuatro postulados fundamentales: 1. La clula es la unidad anatmica de los seres vivos; todos los seres vivos (vegetales, animales, hongos, protistas y mneras) estn constituidos por clulas y productos celulares. 2. La vida slo existe en la clula. Las funciones vitales tienen relacin con la actividad de la clula. Todas las clulas funcionan de acuerdo con un plan unitario; los procesos vitales son extraordinariamente similares. 3. Las funciones de los seres pluricelulares son el resultado de las suma de las funciones de cada una de sus clulas. Slo se forman nuevas clulas por divisin de clulas preexistentes. Un corolario de este postulado es que todo organismo se origina a partir de otro preexistente. No existe la generacin espontnea ni siquiera en los ms simples microbios. Las enfermedades infecciosas se adquieren porque entran al cuerpo de agentes vivos invisibles que se multiplican.

4. Existe similitudes en los componentes qumicos y las actividades metablicas de todas las clulas. Las molculas que forman la membrana de todas las clulas con lpidos, protenas y carbohidratos, independientemente de la clase de organismo de que se trate. En todos los organismos el material gentico est constituido por cidos nucleicos. Los primeros microscopios de hicieron alrededor de 1600. El cientfico italiano Galileo hizo un microscopio con el que observ insectos. Fue un microscopio compuesto (dos lentes montados en los extremos de un tubo). Dos fabricantes holandeses de espejuelos, Jans y Zacharias Jansen, desarrollaron los primeros microscopios compuestos. Robert Hooke, un cientfico ingls, mejor el diseo del microscopio compuesto y con el observ muchos objetos y finos cortes de corcho, y lo que vio le record pequeas celdas de un monasterio. En 1665 public su libro micrografia en donde us la palabra clula (celda pequea) para describir las celdas del corcho. Sin embargo Hooke no haba observado clulas vivientes, pero si paredes de clulas vivientes. Pero se le reconoce por haber sido el primero en identificar y usar la palabra clula. Unos aos despus de las observaciones de Hooke, Anton Van Leeuwenhoek un comerciante holands vio tambin las clulas. El microscopio compuesto de Hooke aumentaba 30 veces los objetos, Leeuwenhoek construy microscopios simples que aumentaban los objetos 200 veces. Con ellos observ clulas sanguneas, bacterias y organismos simples que nadaban en una gota de agua. En el siglo XIX los microscopios haban mejorado mucho. En 1883 Robert Brown, un botnico escocs, descubri que las clulas de orqudeas tenan una estructura central, a la que despus se le llam ncleo. Posteriormente se us la palabra protoplasma para referirse al material viviente dentro de las clulas. En 1838 Matthew Schleiden, un botnico alemn, propuso como resultado de sus observaciones en tejidos vegetales, la hiptesis de que todas las plantas estn formadas por clulas. Al ao siguiente Theodor Schwann, un zologo alemn, despus de haber observado tejidos animales ampli esa hiptesis y propuso que los animales tambin estn formados por clulas. Schwann propuso tambin que los procesos de vida de los organismos ocurren dentro de las clulas. En 1858 Rudolf Virchow present evidencia de que las clulas se reproducen para formar nuevas clulas. Como resultado de las investigaciones de Schleiden, Schwann y Virchow, adems de otras, se desarroll la teora celular, que se puede resumir en lo siguiente: Todos los organismos estn formados por una o ms clulas. La clula es la unidad bsica de estructura y funcin de todos los organismos. Las clulas nuevas provienen, por reproduccin celular, de clulas que ya existen.

TIPOS DE CELULAS.

La mayora de las clulas contienen unas estructuras llamadas organelos, los cules lleva a cabo funciones especficas. Hoy en da las clulas se clasifican en dos grupos, de acuerdo a si poseen o no organelos de doble membrana y membrana nuclear. Las clulas simples que no tienen organelos de doble membrana, ni membrana nuclear se llaman procariotas, que son clulas pequeas con promedios de 1 micrmetro (m) de dimetro, por ejemplo las bacterias. Las clulas que poseen organelos de doble membrana y con una verdadera membrana nuclear se llaman eucariotas. Estas clulas son ms grandes con promedios de 20 m, las plantas, hongos, protistas y animales tienen clulas eucariotas. Ambos tipos de clulas poseen cido nucleico, el cul se encuentra en el ncleo (eucariotas). El ncleo es el que controla todas las actividades de la clula. El ncleo de las clulas eucariticas est separado del citoplasma por la envoltura nuclear, formada por dos bicapas lipdicas. Los poros de la envoltura nuclear suministran los canales a travs de los cules pasan las molculas desde y hacia el citoplasma. El ncleo contiene el material gentico, los cromosomas, que, cuando la clula no est dividindose, existen en una forma extendida llamada cromatina. Al actuar juntamente con el citoplasma, el ncleo ayuda a regular las actividades de la clula. El citoplasma de la clula es una solucin acuosa concentrada que contiene enzimas, molculas disueltas e iones, adems de organelos en el caso de las clulas eucariticas, que desempean funciones especializadas en la vida de la clula. Las clulas eucariticas contienen una gran cantidad de organelas, la mayora de las cuales no existen en las clulas procariticas. El citoplasma eucaritico tiene un citoesqueleto que sirve de soporte e incluye microtbulos, filamentos de actina y filamentos intermedios. El citoesqueleto mantiene la forma de la clula, le permite moverse, fija sus organelos y dirige su trnsito. Una manera general de clasificar los tipos de clulas es: TIPOS DE CLULASCriterio Por su origen Por su nutricin Por su complejidad Por su forma de vivir animal auttrofo procariota unicelular vegetal hetertrofa eucariota pluricelular

Clula animal y vegetal. Diferencias entre clula vegetal y clula animal. Clula vegetal Clula animal 1.- Las especies superiores no poseen centrolos. Poseen centrolos. 2.- Contienen plastos. No poseen plastos. 3.- Contienen vacuolas. Solo algunos animales inferiores. 4.- Poseen membrana o pared de celulosa. Poseen membrana plasmtica Que les impide cambiar de forma. delgada, por lo que pueden desplazarse y cambiar de forma. 5.- No poseen lisosomas. Poseen lisosomas que son reguladores celulares.

CL U LA VE G E TA L Y A NIM A L

Clulas auttrofas y hetertrofas. Las clulas de acuerdo a su modo de nutrirse pueden ser auttrofas y hetertrofas. Organismos auttrofos. Los seres auttrofos son organismos capaces de sintetizar sus metabolitos esenciales a partir de sustancias inorgnicas. Estos organismos producen su masa celular y materia orgnica, a partir del CO2 como nica fuente de carbono y sales inorgnicas usando la luz o sustancias qumicas como fuentes de energa. Se dividen en dos tipos: a) Organismos fotosintticos. Como las clulas de vegetales verdes, algunos organismos unicelulares como protozoos, algas y cianobacterias. Obtienen su energa de la luz solar, para sintetizar molculas orgnicas por medio de la fotosntesis. b) Organismos quimiosintticos. Las bacterias utilizan la oxidacin de compuestos inorgnicos como el anhdrido sulfuroso o compuestos ferrosos como produccin de energa. Por ejemplo las bacterias nitrosomas oxidan el amoniaco para formar nitritos y las bacterias nitrobacter oxidan los nitritos para formar nitratos, y estos son asimilados por las races de las plantas.

NUTRICIN AUTTROFA Y HETERTROFA

Organismos hetertrofos. Son aquellas clulas o microorganismos unicelulares que no son capaces de sintetizar su propio alimento, por lo tanto deben alimentarse con sustancias orgnicas sintetizadas por los auttrofos. Existen dos formas de heterotrofismo. a) Fotoorganotrofos. Estos organismos fijan la energa de la luz. Constituyen un grupo muy reducido de organismos entre los que estn la bacteria purprea y la familia de seudomonadales. Solo realizan sntesis de energa en presencia de luz y en medios carentes de oxgeno. b) Quimioorganotrofos. Utilizan la energa qumica extrada directamente de la materia orgnica. A este grupo pertenecen todo el reino animal, fungi, gran parte de las moneras y de las arqueobacterias. Clulas procariotas y eucariotas. Todas las clulas comparten algunas caractersticas comunes: la presencia de una membrana externa que separa el protoplasma de la clula con el medio externo, otra es el material gentico que regula las actividades celulares y transmite las caractersticas de la herencia, todas las clulas producen protenas a travs de los ribosomas, las protenas funcionan como catalizadores, todas las clulas transforman la energa qumica de las sustancias en ATP, todas las clulas tienen una membrana celular de doble capa de fosfolpidos y protenas. De acuerdo a sus estructuras existen dos tipos de clulas: clulas eucariotas y clulas procariotas. Clulas procariotas. Son clulas simples y primitivas, con pocos organelos en su estructura. No poseen membrana nuclear bien definida, sino cromosomas desnudos, es decir el material gentico no est envuelto en una membrana (nucleoide). No poseen organelos con doble membrana como los cloroplastos y las mitocondrias. Su ADN no est asociado con histonas. Adems no tienen divisin mitsica. Estas clulas estn representadas por las bacterias, las cianofceas (algas azul-verdes) y los micoplasmas. Clulas eucariotas. Son clulas con una estructura ms compleja y evolucionada. Su ADN est asociado a protenas e histonas. Poseen verdaderos ncleos rodeados de una membrana nuclear, poseen organelos de doble

membrana como los lisosomas, mitocondrias y cloroplastos. Algunas clulas presentan estructuras especializadas como flagelos, cilios, etc., Estas clulas son caractersticas de los protistas, vegetales y animales.

Chlamydomonas

Clula de hoja de maz

Clulas unicelulares y pluricelulares. Todos los seres vivos estn constituidos de una clula (unicelulares) o de muchas clulas (pluricelulares). En los organismos unicelulares, el tamao, forma y caractersticas de la clula que lo constituye, vara de acuerdo a la especie. Algunas especies poseen una organizacin celular y actividades bsicas bastante sencillas, por ejemplo las bacterias.

Cianobacterias.

Diatomeas.

Algas verdes.

Amiba

Algunos organismos unicelulares poseen estructuras citoplasmticas extraordinarias con funciones complejas como es el caso del Paramecium. Comn en charcos y estanques de agua. Es bacterifago.

Los organismos pluricelulares tienen clulas que tienden a ser muy especializadas de acuerdo a las funciones de los tejidos de cada especie. Por ejemplo las clulas del hgado secretan bilis, las clulas musculares se estiran y se contraen, las clulas de la sangre transportan oxgeno, etc.

Existen otro tipo de organismos no celulares o acelulares, como lo son algunos hongos que durante la mayor parte de su ciclo vital, estn constituidos de masas continuas y multinucleadas de citoplasma.