Hidratos de Carbono

Los hidratos de carbono, compuestos por carbono, hidrógeno y oxigeno representan la principal fuente de energía celular y son también constituyentes estructurales importantes de las parades celulares y de sustancias intercelulares. Los hidratos de carbono se clasifican de acuerdo con el numero de monomeros que contienen. 

Los monosocaridos son azucares simples con una formula general:

C (H₂O)_{n. Se clasifican, de acuerdo con el numero de átomos de carbono que contienen, en triosas, pentosas o hexosas. Las pentosas ribosas y desoxirrbosa se encuentra en las moléculas de ácidos nucleicos.}

La glucosa que es una hexosa, constituye la fuente primaria de energía para la célula  Otras hexosas importantes son la galactosa, la fructosa y la manosa. 

                                                         

                                                             Formula de los Monosacaridos

Los disacáridos son azucares formados por la condensación de dos manomeros de hexosa con perdida de una molécula de agua. Lo mas importante de este grupo son la sacarosa (formada por glucosa y fructosa) y la lactosa (formada por galactosa y glucosa).

Los polisacaridos resultan de la condensación de muchos monomeros de hexosas con la correspondiente perdida de moléculas de agua. Su formula correspondiente es C_x(H₂O)_y

_{Despues de la hidrólisis dan lugar a moléculas de azucares simples. Los polisacaridos mas importantes en organismos vivos son el almidón y el glucógeno  que representan sustancias de reserva en las células vegetales y animales, respectivamente, la celulosa, que es el elemento estructural mas importante de la pared de la célula vegetal.}

Están tres sustancias de polímeros de moléculas de glucosa, pero tienen diferentes métodos de unión.

Los polisacaridos complejos están formados por hexosas ademas de compuestos que contienen nitrógeno, como la glucosamina, que también pueden estar acetilados o sustituidos por ácido sulfúrico o fosfórico. Estos polímeros tienen gran importancia en la organización molecular, sobre todo como sustancias intercelulares. Se encuentran a menudo combinados con proteínas o lipidos.

Los mas importantes son:

Los polisacaridos neutros, que solo contienen acetilglucosamina. El principal ejemplo es la "quitina", sustancia de sostén que se encuentra en el exoesqueleto de insectos y crustáceos.

Los muco-polisacaridos ácidos, que pueden contener en su molécula ácido sulfúrico u otros ácidos. A este grupo pertenecen la "heparina", una sustancia anticoagulante; el condroitinsulfato, presente en el cartílago, piel, cornea, cordón umbilical, etc y el ácido hialuronico, que se encuentra en la piel y varios tejidos animales. Este ultimo es hidrolizado por la hieluronidasa. 

Los Hidratos de Carbono se unen a las Proteínas por un Mecanismo en dos Etapas

Glucoproteinas: Son dos complejos formados por una proteína y carbohidratos  como grupo prostetico. Ademas de N-acetil-D-glucosamina y ácido sialico, se encuentran varios monosacaridos, como galactosa, manosa y  fucosa. Las glucoproteinas pueden ser divididas en dos grupos principales: intracelulares y de secreción. Las intercelulares se hallan en las membranas celulares y tienen importantes funciones en la interacción y en el reconocimiento entre las membranas.

Existen diversas glucoproteinas, que son secretadas por distintas células, como las glucoproteinas plasmáticas (es decir, las seroalbuminas) elaboradas por el hígado, la tiroglobulina producida por la tiroides, las inmunoglobulinas por las células plasmáticas la ovoalbumina por el oviducto de la gallina, y la ribonucleasa B Y La desoxirribonucleasa producida por el páncreas.

En la mayoría de las glucoproteinas la proteína esta unida a la fracción de hidrato de carbono mediante el aminoácido asparagina (asn).

Ejemplo de Glucoproteinas

      

Acidos Nucleicos

Los acidos nucleicos son los depósitos de información genética. En general, la información del ácido desoxirribonucleico (ADN)  se trascribe en los acidos ribonucleicos ( ARN), y estos particpan en la traduccion en proteinas es decir:

ADN -> ARN -> PROTEINAS

El ADN se localiza fundamentalmente en el núcleo (cromosomas), pero también se lo encuentra en pequeñas cantidades en mitocrondias y cloroplastos.

Los ácidos nucleicos están formados por una pentosa, ácidos fosfóricos y bases púricas (adenina, guanina) pirimidicas.

Esta imagen representa el ADN

Los acidos nucleicos son polímeros, lineales de nucleotidos ligados por uniones fosfodiester entre las pentosas. Como uno de los tres grupos negativos de cada fosfato permanece libre, estas moleculas son muy ácidas  y tienen posibilidad de unirse a las potencias básicas.

En las celulas eucariotas el ADN se une a historias formando una estructura nucleoproteica llamada cromotina.

El ADN diliere del ARN en la pentosa ( desoxirribosa y ribosa, respectivamente), y en una de las bases pirimidicas. Para marcar el ADN se emplea timidina radiactiva y uridina para el ARN. La información genética esta almacenada en la secuencia lineal de bases, es decir, que el alfabeto genético tiene cuatro letras A, T, C Y G.

Existen ciertas relaciones molares entre las bases del ADN, por ejemplo: A= T, G = C, y A + G = C+ T. La relación AT/CG varia en diferentes especies.

 La estructura del ADN fue establecida por Watson y Crick, en 1953, sobre la base del estudio de difraccion de rayos X realizados por Wikins y Franklin.El modelo esta formado por dos cadenas de polinucleotidos helises se aplican perpendicularmente a ellas. Dentro de la doble helice solo se encuentran dos tipos de bases:AT y GC. Se ha encontrado en el ADN una configuración hacia el lado del lazo izquierdo (Z,ADN), el mas común es con giro a la derecha (B-ADN).

La secuencia axil de las bases a lo largo de una cadena es complementaria de la otra, y la duplicación del ADN tiene lugar mediante un mecanismo de copia, después del desarrollamiento de ambas cadenas.

La secuencia de las bases en un largo polimero, explica el inmenso numero de combinaciones que llevan diferente información genética.

Esta imagen da rerencia a Watson y Crick, ellos establecieron la estructura del ADN.

Mediante el aumento de la temperatura y otros tratamientos es posible desnaturalizar es decir, fundir el ADN. Ambas cadenas se separan produciendo un brusco aumento en la absorbencia a 260 nm. Se requiere mayor cantidad de energia para romper el par G-C que para romper el par A-T.

Después de la desnaturalizacion las cadenas pueden volver a unirse y restaurar la doble hélice (renaturalizacion). La renaturalizacion se usa en biologia molecular  para medir la longitud del genomio, para detectar secuencias repetidas en el ADN eucariontes y para hibridizar ARN con ADN complementario.

El ARN esta formado por una cadena única y contiene ribosa y uracilo.

En el ARN hay regiones con estructura secundaria donde pares AU y GC se unen por puentes de hidrogeno. Las clases principales del ARN son ARN mensajeros, ARN de transferencia y ARN ribosomico. El viriode es el agente infeccioso mas diminuto y esta formado por una pequeña molecula de ARN circular.

Agua, sales, iones y elementos vestigiales en las células.

El agua es el componente que se encuentra en mayor cantidad. El contenido de agua de un organismo está en relación con la edad y con la actividad metabólica. El agua sirve como solvente natural para los iones minerales y otras sustancias, y también como medio de dispersión para la estructura coloidal del protoplasma.

El agua es indispensable para la actividad metabólica, ya que los procesos fisiológicos se producen exclusivamente en un medio acuoso. Las moléculas del agua también participan en muchas reacciones enzimáticas de la célula y pueden formarse como resultado de procesos metabólicos.

El contenido de agua de la célula está dado por la suma de una fracción libre y otra ligada. El agua libre representa el 95% del agua total y es la parte usada principalmente como solvente para los solutos y como medio dispersante del sistema coloidal del protoplasma. El agua ligada representa solo el 4-5%, y es la que esta unida laxamente a la proteina por uniones de hidrógeno y otras fuerzas.

Esta imagen representa el porcentaje de agua en el ser humano

El agua interviene en la eliminación de sustancias de la célula y en la absorción de calor-gracias a su alto coeficiente calórico- lo que evita cambios drásticos de temperatura de la célula.
Las sales disociadas en aniones son importantes para mantener la presión osmótica y el equilibrio ácido-base de la célula. La retención de iones produce un aumento en la presión osmótica  por lo tanto la entrada de agua.
Algunos de los iones inorgánicos, son indispensables como cofactores enzimáticos. La concentración de los diversos iones varia dentro de la célula y en el liquido que lo rodea.
La célula tiene una alta concentración de K y Mg mientras en el Na y el Cl están localizados principalmente en el liquido intercelular. El anión dominante de las células es el fosfato, pero existe también bicarbonato.

Los iones de calcio se hallan en la sangre circulando y en las celulas, desempeñando un importante papel como reguladores. El fosfato se presenta en la sangre y en los líquidos tisulares como ion libre, pero gran parte del fosfato del cuerpo esta unido en forma de fosfolípidos, nucleótidos, fosfo proteínas y azucares fosfatados. Como fosfato primario (PO4H) y como fosfato secundario (PO4)
contribuye al mecanismo buffer estabilizador del pH de la sangre y de los liquidos intercelulares. Otros iones que existen en los tejidos son el sulfato, el carbonato, el bicarbonato, el magnesio y los aminoácidos.
Ciertos iones minerales se encuentran en forma no ionizada. Así ocurre con el hierro, unido por uniones metal-carbón, en la hemoglobina,ferritina, citocromos y también en algunas enzimas. Vestigios de manganeso, cobre, cobalto, yodo, selenio, níquel, molibdeno y zinc son indispensables para mantener la actividad celular normal.

 

Esta imagen representa el sistema circulatorio

Organización molecular de la célula

BIENVENIDOS...

Este blog esta destinado a todos aquellos que quieran aprender sobre la Organización molecular de la célula, esperemos sea de su agrado ya que se hace con fines educativos para tener un aprendizaje mutuo.

La estructura molecular de la célula, visible por los microscopios óptico y electrónico, es consecuencia de las moléculas organizadas en un orden muy preciso.
La biología de la célula es inseparable de la de las moléculas porque de la misma manera que las células son los bloques con que se edifican los tejidos y los organismos, las moléculas son los bloques de edificación de la célula.

Los componentes químicos de la célula se clasifican en inorgánicos (agua e iones minerales) y orgánicos (proteínas, hidratos de carbono, ácidos nucleicos, lípidos, etc).
Las células contienen del 75 al 85 % de agua, del 10 al 20 % de proteína y del 2 al 3 % de sales inorgánicas. Entre estas moléculas, los compuestos inorgánicos derivados de la química de los átomos de carbono representan las moléculas de la vida. Numerosas estructuras celulares están formadas por moléculas muy grandes denominadas macromoléculas o polímeros, compuestos por unidades repetidas (llamadas monómeros) que se enlazan por medio de uniones covalentes.

En los organismos vivientes existen 3 ejemplos importantes de polímeros:
1.- acidos nucleicos
2.- polisacáridos
3.- proteínas o polipéptidos