Biología Celular Universidad de Vigo

La Biología Celular comprende el estudio de la célula su estructura y sus funciones individuales y globales.

Este articulo es una pequeña revisión sintética sobre las características generales de la célula, sus diferencias, tamaño, formas, funciones, así como el análisis de la teoría celular y el proceso histórico social, en el cual se dieron a conocer las estructuras celulares y la teoría celular.

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Identificación de compuestos orgánicos Biología V Coffe

Los compuestos orgánicos son complejos y, en particular, responsables de las propiedades celulares de "la vida".

·         Todos los compuestos orgánicos comparten la característica de poseer en sus moléculas un bioelemento base, llamado "CARBONO". Esto se debe a que las moléculas de carbono se unen muy fácilmente entre sí, desarrollando esqueletos básicos en todos los compuestos orgánicos. Estas cadenas pueden presentar distintas longitudes y formas y se les pueden asociar otros átomos de gran importancia, como por ejemplo:

Hidrógeno (H) - Oxígeno (O)

Nitrógeno (N) - Fósforo (P) - Azufre (S)

·         Cada átomo de carbono presenta una valencia de 4, lo que aumenta significativamente la complejidad de los compuestos que puede formar; tiene la posibilidad de dobles o triples enlaces, con lo cual aumentan la variabilidad de las estructuras y la configuración de los compuestos orgánicos.

Entre los compuestos orgánicos más importantes tenemos:

• Hidratos de Carbono;
• Lípidos;
• Proteínas; y
• Ácidos Nucleicos.

Las moléculas de algunos de estos compuestos, como las de los hidratos de carbono, de las proteínas y de los ácidos nucleicos, pueden ser poliméricas.

Cuando un polímero, un dímero, etc., se degrada en sus monómeros, lo hace a través de un proceso llamado hidrólisis (que significa “romper con agua”).

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Uso del Microscopio Biología IV Mtra. Biciego

Microscopio

Es un vocablo que proviene del griego micro, que significa pequeño, y scopein, mirar. Este aparato permite observar lo que es invisible a simple vista. Existen diversos tipos de microscopios, desde la lupa, formada por una sola lente, hasta el microscopio electrónico.

El microscopio simple o también llamado lupa, consta de una de sólo una lente biconvexa o plano- convexa, que proporciona una amplitud moderada del objeto.

Los microscopios de luz, compuestos u ópticos, usan lentes, para enfocar y amplificar los rayos de luz que pasan a través de un espécimen o rebotan en él. La capacidad de de definición de estos microscopios es de aproximadamente de 1 micra (una millonésima parte de metro).

Este microscopio es el que utilizamos dentro del laboratorio de Biología, en el que más adelante identificaremos sus partes y aprenderás como usarlo.

El microscopio estereoscópico o de disección, es un microscopio compuesto doble, en estos aparatos las imágenes conservan los relieves que pueden observarse simultáneamente con los dos ojos. El aumento  que se obtiene es relativamente bajo, sin embargo, pueden realizarse micro disecciones sobre la platina a la par que la persona se encuentra observando por los oculares.

Los microscopios electrónicos utilizan haces de electrones en vez de luz. Los electrones se enfocan con campos magnéticos, no con lentes. Cuando un haz de electrones incide en el vacio sobre un objeto, las partículas incidentes pueden ser absorbidas, transmitidas y modificarse de distintas formas. Algunos tipos de microscopios electrónicos pueden distinguir estructuras de unos cuantos nanómetros (milmillonésimas de metro).

Existen 2 tipos de microscopios electrónicos:

• Microscopios electrónicos de transmisión: que hacen pasar electrones a través de un espécimen delgado y revelan los detalles de la estructura celular interior de manera bidimensional, por ejemplo, los organelos celulares.

• Los microscopios  electrónicos de barrido: rebotan electrones de especímenes  que se han recubierto con metales y proporcionan imágenes tridimensionales, sirven para ver detalles superficiales de estructuras.

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Biomoléculas Äcidos Nucleicos Biología IV

¿Qué son los Ácidos nucleicos?

Tanto el ADN como el ARN pertenecen a un tipo de moléculas llamadas “ácidos nucleicos”. El descubrimiento de estos ácidos se debe al investigador Friedrich Meischer (1869), el cual investigaba los leucocitos y espermatozoides de salmón, de los cuales obtuvo una sustancia rica en carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y un porcentaje elevado de fósforo. Por encontrarse dentro del núcleo, llamó a esta sustancia nucleína.

Años más tarde, se encontró que tenía un componente proteico y un grupo prostético (no proteico). Debido a que este último es de carácter ácido, a la nucleína se la pasó a llamar ácido nucleico.

La estructura de los ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son biopolímeros formados a partir de unidades llamadas monómeros, que son los nucleótidos. Durante los años 20, el bioquímico P.A. Levene analizó los componentes del ADN. Encontró que los nucleótidos se forman a partir de la unión de:
a)    Un azúcar de tipo pentosa (cinco átomos de carbono). Puede ser D-ribosa en el ARN, o D-2- desoxirribosa, en el ADN.

En este esquema se muestra la estructura química de los dos tipos de azúcares que forman el ADN y ARN. La diferencia entre ambas, radica en la presencia de un grupo hidroxilo o alcohol (-OH) en la ribosa o un hidrógeno (-H) en la desoxirribosa, unidos al Carbono 2.  Los números indican la posición de cada uno de los cinco carbonos de la molécula de azúcar.

b)    Una base nitrogenada. Son compuestos orgánicos cíclicos, que incluyen dos o más átomos de nitrógeno y son la parte fundamental de los ácidos nucleicos. Biológicamente existen cinco bases nitrogenadas principales, que se clasifican en dos grupos:
-    Las Bases Púricas, derivadas de la estructura de las Purinas (con dos anillos): la Guanina (G) y la Adenina (A). Ambas bases se encuentran tanto en el ADN como el ARN.
-    Las Bases Pirimídicas, derivadas de la estructura de las Pirimidinas (con un anillo): la Timina (T), Citosina (C) y Uracilo (U). La timina sólo se encuentra en la molécula de ADN, el uracilo sólo en la de ARN y la citosina, en ambos tipos de macromoléculas.

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Identificación de Proteínas Biología V Mtra. Biciego

las proteínas son cadenas de aminoácidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones. Las proteínas están codificadas en el material genético de cada organismo, donde se especifica su secuencia de aminoácidos, y luego son sintetizadas por los ribosomas. Las proteínas desempeñan un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoléculas más versátiles y más diversas. Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre ellas funciones estructurales, enzimáticas, transportadora, entre muchas otras.

Los aminoácidos.

Son las unidades básicas que forman las proteínas. Su denominación responde a la composición química general que presentan, en la que un grupo amino (-NH2) y otro carboxilo o ácido (-COOH) se unen a un carbono α (-C-). Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un átomo de hidrógeno (-H) y con un grupo químico variable al que se denomina radical (-R).

Tridimensionalmente el carbono α presenta una configuración tetraédrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a él ocupan los vértices. Cuando en el vértice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R, según la disposición del grupo amino (-NH2) a la izquierda o a la derecha del carbono α se habla de α-L-aminoácidos o de α-D-aminoácidos respectivamente. En las proteínas sólo se encuentran aminoácidos de configuración L.

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Practica No. 3 Identificación de Lípidos Biología V Mtra. Biciego

Denominamos lípidos a un conjunto muy heterogéneo de biomoléculas cuya característica distintiva aunque no exclusiva ni general es la insolubilidad en agua, siendo por el contrario, solubles en disolventes orgánicos (benceno, cloroformo, éter, hexano, etc.). Están constituidas básicamente por tres elementos: carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O); en menor grado aparecen también en ellos nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S).

Los lípidos pueden encontrarse unidos covalentemente con otras biomoléculas como en el caso de los glucolípidos (presentes en las membranas biológicas). También son numerosas las asociaciones no covalentes de los lípidos con otras biomoléculas, como en el caso de las lipoproteínas y de las estructuras de membrana.

Una característica básica de los lípidos, y de la que derivan sus principales propiedades biológicas es la hidrofobicidad. La baja solubilidad de los lípidos se debe a que su estructura química es fundamentalmente hidrocarbonada (alifática, alicíclica o aromática), con gran cantidad de enlaces C-H y C-C (Figura de la izquierda). La naturaleza de estos enlaces es 100% covalente y su momento dipolar es mínimo. El agua, al ser una molécula muy polar, con gran facilidad para formar puentes de hidrógeno, no es capaz de interaccionar con estas moléculas. En presencia de moléculas lipídicas, el agua adopta en torno a ellas una estructura muy ordenada que maximiza las interacciones entre las propias moléculas de agua, forzando a la molécula hidrofóbica al interior de una estructura en forma de jaula, que también reduce la movilidad del lípido. Todo ello supone una configuración de baja entropía, que resulta energéticamente desfavorable. Esta disminución de entropía es mínima si las moléculas lipídicas se agregan entre sí, e interaccionan mediante fuerzas de corto alcance, como las fuerzas de Van der Waals. Este fenómeno recibe el nombre de efecto hidrofóbico.

Constituyentes importantes de la alimentación (aceites, manteca, yema de huevo), representan una importante fuente de energía y de almacenamiento, funcionan como aislantes térmicos, componentes estructurales de membranas biológicas, son precursores de hormonas (sexuales, corticales), ácidos biliares, vitaminas etc.

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Practica No. 2 Los carbohidratos Biología V Mtra. Biciego

Los carbohidratos son moléculas formadas por  carbono, hidrógeno y oxígeno (C, H, O) e incluyen algunas de las moléculas más relevantes en la vida de los organismos, como son la glucosa, que es universalmente utilizada por las células para la obtención de energía metabólica, el glucógeno contenido en el hígado y el músculo, que forma la reserva de energía más fácilmente asequible para las células del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura química de los ácidos nucleicos. Por otra parte, los carbohidratos son moléculas importantes en la biósfera, en donde la celulosa, que forma la porción principal de la estructura de las plantas, es la molécula orgánica más abundante del planeta y la encontramos en nuestra vida diaria bajo la forma de madera o las fibras de algodón, acetato y rayón de nuestras ropas; así también el azúcar de mesa, la sacarosa, es un disacárido con el que endulzamos nuestros alimentos y se produce anualmente en cantidad de millones de toneladas.

Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan: su papel como combustible metabólico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocalorías); como precursores en la biosíntesis de ácidos grasos y algunos aminoácidos y; como constituyentes de moléculas complejas importantes: glucolípidos, glucoproteínas, nucleótidos y ácidos nucleicos. 

Descarga el formato de la práctica del siguiente enlace.

Practica No. 2 Las moléculas de la vida Biología IV Mtra. Biciego

La organización de la materia y la energía nos permite comprender la complejidad de los bioelementos y posteriormente de las biomoléculas que forman a la materia orgánica.

Basándonos en la química del Carbono podemos desarrollar la comprensión de los esqueletos de los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, descarga el siguiente archivo para llevar a cabo nuestra práctica de laboratorio.

Práctica No. 2 Compuestos orgánicos Biología IV

Los compuestos orgánicos se forman por la interacción de las biomoléculas tales como son los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

La presencia de estos compuestos la podemos determinar mediante pruebas colorimétricas, que reconocen la presencia de estructuras químicas distintivas de cada una de ellas.

Gracias a este tipo de pruebas podemos determinar la calidad de los alimentos que consumimos.

Descarga la práctica del siguiente link.

Biomoléculas III- Proteínas

Las proteínas son compuestos que están formadas por cuatro o más tipos de átomos, tales como Hidrógeno, Oxigeno, Carbono, Nitrógeno y algunos otros, como  Cobre, Fierro, Magnesio, etc.

Los prótidos son polímeros formados por unidades denominadas aminoácidos. Se les llama así por estar formados por un grupo amino (NH₂ o NH₃) que se comporta como una base, y un grupo carboxilo (COOH o COO⁻) que se comporta como un ácido,  unidos al mismo átomo de carbono al que se le llama carbono alfa.

Los aminoácidos se unen por medio de enlaces peptídicos, que son la unión entre el grupo amino de un aminoácido (aá) y el grupo carboxilo de otro aá con pérdida de una molécula de agua.

La unión de varios aá. forman una cadena polipeptidica.

En el siguiente enlace podrás descargar la presentación que te ayudará a estudiar este tema.

Práctica No. 1 Biología V Mtra. Biciego.

El origen de la vida se estudia desde una perspectiva bioquímica, estas ideas las proponen dos investigadores muy sobresalientes Alexander I. Oparin y J.B. S. Haldane, los cuales se avocan a explicar el origen abiótico de la vida en la tierra.

Basándose ambos en una primera atmosfera de tipo reductivo, la cual fue eliminada por el viento solar, asociado este evento a fenómenos de vulcanismo, terremotos y tormentas eléctricas y radiaciones ultravioletas dieron origen a una atmosfera secundaria de tipo oxidativo.

Los gases tóxicos liberados produjeron una serie de moléculas inorgánicas que formaron a los mares primitivos en los cuales se combinaron para formar las primeras biomoléculas, debido a los movimientos de estos, dando paso a la formación de “SPADS (Sistemas Poliméricos Abiertos Difásicos”” a las cuales estos autores dieron el nombre de coacervados, formados por la combinación de carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Revisa el siguiente link para descargar la práctica correspondiente a este tema.