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COMPONENTES QUIMICOS DE LA CELULA
Dr Sergio J Leiva PInstituto de MicrobiologíaFacultad de CienciasUniversidad Austral de Chile
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GENERALIDADES
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¿Cuáles son los principales elementos químicos de la vida?
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ENLACES COVALENTES
El orbital más externo de cada átomo posee un número característico de electrones
H C N P O S
H
CH HO + 2H H O HHAgua
Metano
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Enlaces covalentes (dobles o triples) de algunas moléculas biológicalemente importantes
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Energía requerida para romper algunos enlaces covalentes encontrados en moléculas
Enlace simple Energía(kcal/mol)
Enlace doble Energía(kcal/mol)
O H 110
H H 104
P O 100
P O 100C C 83
S H 81
C S 62
S S 51
C O 170
C N 147
C C 146
P O 120
C O 195
Enlace triple Energía(kcal/mol)
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Enlaces de Hidrógeno en agua, proteínas y ácidos nucleicos
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Interacciones de Van der Waals
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Grupos funcionales más comunes de las biomoléculas
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Composición química de una célula procariota
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¿Cuáles son las propiedades químicas del agua que la hacen un buen solvente biológico?
POLARIDAD
Muchas moléculas biológicas son polares y se disuelven fácilmente en el agua.
Obliga a las sustancias no polares a agregarse y permanecer juntas.
Forma fácilmente enlaces de hidrógeno con si mismo y dentro de macromoléculasCOHESION
Moléculas de agua tienen gran afinidad entre si.
Una elevada tensión superficial y un alto calor específico
Al congelarse el agua se expande, produciendo una forma sólida menos densa
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Algunas propiedades que hacen del agua un prerequisitopara la vida
El agua forma redes intermoleculares, gracias a que establece fácilmente enlaces de hidrógeno El agua posee una elevada
tensión superficial
El agua al congelarse tiene un profundo efecto en la vida de ambientes acuáticos polares.
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La ubicación de las macromoléculas en la célula
Proteínas (café), ADN (verde), ARN (gránulos naranjo), polisacáridos (amarillo) y lípidos (azul/calipso)
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POLISACARIDOS: Fórmulas estructurales de algunos azúcares
comunes.
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Todos los monosacáridos contienen un número variable de grupos hidroxilo (-OH) y ya sea un grupo aldehído o uno cetona
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La estructura de la glucosa
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La formación del enlace glucosídico genera los disacáridos lactosa y sacarosa
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Estructura de diferentes enlaces glucosídicos. Tanto el tipo de enlace como la geometría de éste puede variar
The configuración del enlace glucosídico (αo β) es importante para las propiedades
funcionales del polisacárido.
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El número de tipos distintos de oligosacáridos que puede disponer la célula es elevado.
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Glucoproteínas y glucolípidos son importantes moléculas receptoras sobre las membranas celulares
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Glucolípidos son componentes esenciales de la pared celular bacteriana
Estructura de el lipopolisacáridode bacterias Gram negativas. Le estructura precisa del LPS y polisacáridos varia entre diferentes especies bacterianas.
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Los derivados de la glucosa, N-acetilglucosamina y ácido N-acetil murámico son encontrados en el peptidoglicano de la pared celular
bacteriana
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Estereoisomeros son importantes en biología, especialmente en la química de azúcares y aminoácidos
Modelo de bolas y varillas de un estereoisómero
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LIPIDOS
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Acidos grasos son los principales constituyentes de los lípidos
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En general, ácidos grasos en sistemas biológicos sólo contienen dobles enlaces en cis
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TRIGLICÉRIDOS
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LIPIDOS MAS COMPLEJOS
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Fosfatidilcolina, un típico fosfolípido, tiene una región hidrofóbicay una región hidrofílica, es decir es anfipático
Acido fosfatídico, el fosfolípidomás simple
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Fosfolípidos pueden formar espontáneamente estructuras organizadas cuando son dispersados en soluciones acuosas
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Micrografía electrónica (TEM) de Sporobolomyces roseus. Note las gotitas de lípidos en su citoplasma (flechas).
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ACIDOS NUCLEICOS
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DNA, RNA y proteínas. El DNA es transcrito a mRNA, el cual luego es traducido para producir moléculas proteicas
ACIDOS NUCLEICOS
Cuatro bases/nucleótidos
DNA RNA
transcripción
mRNA
Traducción
Proteína
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Los nucleótidos son los bloques estructurales del DNA y RNA. Cada nucleótido consiste de un grupo fosfato, un azúcar pentosa y una base
Desoxiguanilato (dGMP)Citidilato (ribo-CMP)
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La estructura química de las bases en ácidos nucleicos
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Nucleótidos son nucleósidos unidos a uno, dos o tres grupos fosfato esterificados a el hidroxil 5’
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A) Estructura de parte de una cadena de DNA. Las bases pueden ser adenina, timina, citosina o guanina. B) Estructura simplificada de una cadena de DNA. Sólo las bases son mostradas. C) RNA. Estructura primaria y secundaria. D) Formación de un enlace fosfodiester, el enlace entre nucleótidos en ácidos nucleicos
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La estructura de doble hélice del DNA
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RNA posee una estructura secundaria, formado por un apareamientoespecífico de bases, lo cual crea estructuras altamente plegadas
Estructura tridimiensional de RNA. La estructura corresponde a la ribozima del ciliado Tetrahymena. A) Secuencia de nucleótidos mostrando apareamiento de bases y loops. B) Estructura tridimensional determinada mediante cristalografía de rayos X.
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James Watson y Francis Crick obtuvieron el premio Nobel en 1962 al dilucidar la estructura de doble hélice de la molécula de ADN
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A) Maurice Wilkins y B) Rosalind Franklin, dos científicos cuyo trabajo influyó en James Watson y Francis Crick.
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Rosalind Franklin, un mito y un icono feminista.
Diagrama de rayos X de la forma B de fibras de timonucleato de sodio
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Formación de un enlace peptídico. R1 y R2 indica la porción variable del aminoácido
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Las proteínas tienes diferentes niveles de estructura
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Estructura secundaria de un polipéptido
hélice α lamina β
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Una representación de una hélice α mostrando los enlaces de Hidrógeno
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Láminas β están formadas por láminas individuales enlazadas mediante enlaces de Hidrógeno
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Estructura terciaria de polipéptidos
A) Insulina, una proteína que contiene dos cadenas polipeptídicas. Note como la cadena B contiene tanto hélices α como láminas β. B) Ribonucleasa, una gran proteína con varias regiones de hélices α como láminas β.
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Estructura cuaternaria de proteínas
Estructura cuaternaria de la hemoglobina. Esta proteína está formada por un total de cuatro polipéptidos en la proteína final: dos cadenas α y dos cadenas β.
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Estructura cuaternaria de creatina kinasa muscular. Esta proteína es un homodímero, formada por dos cadenas y estructuras idénticas
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Denaturación de proteínas
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Gracias