guia de principios bÁsicos de biologia
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD “EUGENIO ESPEJO”
GUIA DE ESTUDIO
INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA CELULAR
CURSO DE NIVELACIÓN
PROFESORA: Dra. Denise Lara Sierra
Marzo 2014
TEMA 1:
EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA BIOLOGÍA, RELACIÓN CON OTRAS CIENCIAS E IMPORTANCIA
La evolución de la biología celular se fue dando de una forma proporcional y simultanea conforme a los avances tecnológicos y la creación de instrumentos microscópicos cada vez más potentes y de mayor alcance visual.
DESARROLLO HISTÓRICO
Mediados del siglo XV Leonardo Da Vinci
Más de una vez insistió, durante sus polivalentes estudios, en la necesidad del uso de lentes para facilitar la visión y posterior estudio de imágenes pequeñas
Siglo XVII Constantijn Huygens
La invención del microscopio compuesto en 1621. Sin embargo otros modelos se les atribuye a los hermanos Zaccharias y Hans Jansen
1632 Anton Van Leewenhoek
Desarrolla una contundente evolución en la microscopía. Su habilidad como diseñador y constructor de los mismos permitió que los instrumentos creados por el alcancen niveles de 270 aumentos
1635 Robert Hooke
Utilizó un microscopio de 50 X de aumento logrando plasmar la estructura microscópica de tallos y hojas introduciendo a la consideración científica de la época, por primera vez, el término "cellula" identificadora de cada una de las celdas iguales que había logrado observar en sus trabajos con corcho. Hooke solo pudo observar células muertas por lo que no pudo describir su interior.
1830 Theodor Schwann y Matthias Schleiden
Estudiaron la célula animal y postularon que las células son las unidades elementales en la formación de las plantas y animales.
1831 Robert Brown
Descubrió el núcleo celular.
1839 Purkinje
Observó el citoplasma celular
1850 Rudolf Virchow
Postuló que toda célula proviene de otra célula.
1857 Kölliker
Identificó las mitocondrias.
1880 August Weismann
Descubrió que las células actuales comparten similitud estructural y molecular con células de tiempos remotos.
1931 Ernest Ruska
Construyó el primer microscopio electrónico de transmisión.
También contribuyeron al desarrollo de la Biología, científicos como Lamark, Pasteur, Linneo, Charles Darwin, Gregorio Mendel, Watson y Crick, Oparin entre otros.
TAREA
1. Investigue la biografía de Robert Hooke, Pasteur y Oparin. 2. Cuál es la definición de Biología
CIENCIAS RELACIONADAS CON LA BIOLOGÍA
• Anatomía: estudio de la estructura interna y externa de los seres vivos.
• Antropología: estudio del ser humano como entidad biológica.
• Bioquímica: son los procesos químicos que se desarrollan en el interior de los seres vivos.
• Botánica: estudio de los organismos fotosintéticos.
• Citología: estudio de las células.
• Ecología: estudio de los organismos y sus relaciones entre sí y con el medio ambiente.
• Embriología: estudio del desarrollo del embrión.
• Genética: estudio de los genes y la herencia.
• Histología: estudio de los tejidos.
• Paleontología: estudio los restos fósiles de los seres vivos.
• Zoología: estudio de los animales.
• Organografía: estudio de órganos y sistemas.
• Evolución: estudio del cambio y la transformación de las especies a lo largo del tiempo.
• Microbiología: estudia a los microorganismos que son observados únicamente a través del microscopio.
• Inmunología: es una rama amplia de la biología y de las ciencias biomédicas que se ocupa del estudio del sistema inmunitario
IMPORTANCIA DE LA BIOLOGIA
El desarrollo de la biología celular y por ende los postulados de la Teoría Celular son sin duda los pilares fundamentales para el entendimiento de las biología del desarrollo, ya que esta busca entender los procesos mediante los cuales los organismos crecen y se desarrollan desde un estado embrionario.
Fue gracias al estudio de la Biología celular que hoy sabemos que todos los seres vivos estamos conformados por células o por sus derivados. Además la célula es la unidad básica estructural y funcional de nuestro organismo, de ahí que al estudiarla podemos diagnosticar, evitar y/o curar enfermedades en cualquier tejido, ya que se compone de células y al saber la función de la célula, se puede saber la solución a su problema.
TEORIA CELULAR: POSTULADOS.
La aparición del primer organismo vivo sobre la Tierra suele asociarse al nacimiento de la primera célula. Si bien existen muchas hipótesis que especulan cómo ocurrió, usualmente se describe que el proceso se inició gracias a la transformación de moléculas inorgánicas en orgánicas bajo unas condiciones ambientales adecuadas; tras esto, dichas biomoléculas se asociaron dando lugar a entes complejos capaces de autorreplicarse. Existen posibles evidencias fósiles de estructuras celulares en rocas datadas en torno a 4 o 3,5 mil millones de años. Se trataría de los fósiles de células más antiguos encontrados hasta la fecha. Evidencias adicionales muestran que su metabolismo sería anaerobio y basado en el sulfuro.
El concepto de célula como unidad anatómica y funcional de los organismos surgió entre los años 1830 y 1880, aunque fue en el siglo XVII cuando Robert Hooke describió por vez primera la existencia de las mismas, al observar en una preparación vegetal la presencia de una estructura organizada que derivaba de la arquitectura de las paredes celulares vegetales. En 1830 se disponía ya de microscopios con una óptica más avanzada, lo que permitió a investigadores como Theodor Schwann y Matthias Schleiden definir los postulados de la teoría celular, que en resumen son:
Primer Postulado
Que la célula es una unidad morfológica de todo ser vivo: es decir, que en los seres vivos todo está formado por células o por sus productos de secreción.
Segundo postulado
Rudolf Virchow con la afirmación Omnis cellula ex cellula, indica que toda célula se origina de otra célula (biogénesis).
Tercer postulado
Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio. En una célula ocurren todas las funciones vitales, de manera que basta una sola de ellas para tener un ser vivo (que será un ser vivo unicelular). Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida.
Cuarto postulado
Finalmente, el cuarto postulado de la teoría celular expresa que cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo, desarrollo y funcionamiento de un organismo de su especie, así como para la transmisión de esa información a la siguiente generación celular.
Definición
Por tanto, podemos definir a la célula como la unidad anatómica, funcional, reproductiva y genética de todo ser vivo.
TEMA 2:
TAMAÑO Y FORMA CELULAR
1. EL TAMAÑO DE LAS CÉLULAS Y DE SUS ELEMENTOS Casi todas las células son microscópicas; por lo tanto, las unidades más comúnmente empleadas para describir estructuras del interior de la célula son: el micrómetro (um) y el nanómetro (nm). Un micrómetro es igual a 10-6 metros y un nanómetro es igual a 10~9 metros. Una molécula proteínica globular típica (como la mioglobina) tiene 4.5 nm x 3.5 nm X 2.5 nm y las proteínas alargadas {como la colágena o la miosina) tienen más de 100 nm de longitud, y el DNA tiene más o menos 2.0 nm de ancho. Complejos de moléculas grandes, como los ribosomas, microtúbulos y microfilamentos, poseen diámetro entre 5 y 25 nm. Organelos más grandes, como los núcleos (unos 10 um) o las mitocondrias (alrededor de 2 um) son más fáciles de definir en micrómetros. El tamaño de las bacterias típicas varía entre 1 y 5 um de longitud, en tanto que las células eucariotas de ordinario tienen entre 10 y 30 um. También existen células que tienen dimensiones excepcionalmente grandes, como el huevo de avestruz y la célula nerviosa de la jirafa, tienen propiedades poco habituales. El huevo del avestruz, y los huevos de muchos otros peces, reptiles y aves, en realidad contienen una cantidad muy pequeña de protoplasma vivo que se sitúa por encima de una gran cantidad de yema inerte, empleada como nutriente para el embrión en desarrollo. Aunque la célula nerviosa de la jirafa y las células nerviosas de otros animales grandes pueden ser muy largas, su diámetro todavía es microscópicamente pequeño.
El tipo de célula, la capacidad de captación de nutrientes del medio que les rodea, así como la relación entre el volumen celular y el área de la membrana, son factores que limitan el tamaño celular.
Tamaño relativo de células y organelos celulares
2. FORMA DE LAS CÉLULAS La forma de la célula puede variar en función de: 1) la ausencia de pared celular rígida, 2) las tensiones en las uniones a células contiguas, 3) la viscosidad del citosol, 4) fenómenos osmóticos y 5) el tipo de citoesqueleto interno.
Las células presentan una gran variabilidad de formas, e incluso, algunas no ofrecen una
forma fija, así:
EN LAS CELULAS ANIMALES TENEMOS:
ISODIAMETRICAS: tienen un diámetro igual, así:
Esféricas (glóbulos blancos) Cúbicas (células del hígado)
Ovoide (espermatozoides) Discoidal (glóbulos rojos)
Poliédrica (células epiteliales) Estrelladas (células nerviosas)
ALARGADAS como:
Prismática (células glandular) Fusiforme (células musculares)
EN LAS CELULAS VEGETALES TENEMOS:
Tubulares (vasos liberianos)
Poliédricas: está en la epidermis del tulipán
Filiforme: presente en lino yute y cabuya
MICROFOTOGRAFIAS DE FORMAS CELULARES
1. Esférica 2. Poliédrica 3. Cilíndrica 4. Calciforme 5. Bicóncava 6. Piramidal 7. Cúbica 8. Plana
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TEMA N ° 3 PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE LAS CÉLULAS
De hecho, la vida es la propiedad fundamental de las células y ellas son las unidades más pequeñas que muestran esta propiedad. A diferencia de las partes de una célula, que simplemente se deterioran cuando se aíslan, las células pueden ser extraídas de una planta o de un animal y cultivar en el laboratorio, donde crecen y se reproducen durante tiempo prolongado. Debido a que son mucho más fáciles de estudiar que las células situadas dentro del cuerpo, las células cultivadas in vitro (en cultivo fuera del cuerpo) se han convertido en una herramienta esencial de la biología celular y molecular. Las principales propiedades de la célula son: 1. Las células muestran complejidad y organización elevadas La complejidad es una propiedad evidente pero difícil de describir. Cuanto más compleja sea una estructura, mayor el número de partes que deben estar en posición apropiada. Así tenemos: la organización de los átomos en moléculas de tamaño pequeño, la organización de estas moléculas en polímeros gigantes y la organización de diferentes tipos de moléculas poliméricas en complejos que a su vez se organizan en organelos subcelulares y finalmente en células. Cada tipo de célula tiene apariencia consistente en el microscopio electrónico; es decir, sus organelos tienen forma y situación particular en cada individuo de una especie y de una especie a otra. Consideremos las células que revisten el intestino encargadas de eliminar nutrientes del conducto digestivo Se puede predecir que los extremos apicales de las células que revisten el conducto intestinal poseen largas prolongaciones (microvellosidades) para facilitar la absorción de nutrientes, en tanto que sus extremos básales contienen un gran número de mitocondrias que suministran la energía necesaria como combustible para los diferentes procesos de transporte a través de las membranas. Las microvellosidades pueden prolongarse hacia afuera de la superficie apical de la célula debido a que contienen un esqueleto interno de filamentos, que a su vez están compuestos de la proteína acuna dispuesta en forma regular de doble hélice. Cada mitocondria está compuesta por un patrón característico de membranas internas, que por su parte constan de una disposición regular de proteínas, incluyendo enzimas sintetizadoras de ATP proyectadas desde la membrana interna como una pelota sobre una varilla. Afortunadamente para la célula y los biólogos moleculares, la evolución tiende a moverse más bien lentamente hacia los niveles de organización biológica con los cuales debemos tratar. Por ejemplo, aunque un ser humano y un gato tienen características anatómicas muy diferentes, las células que forman sus tejidos y los organelos que constituyen sus células son muy similares. La información obtenida por el estudio de las células de un tipo de organismo casi siempre tiene aplicación directa en otras formas de vida. Muchos de los procesos más básicos, como la síntesis de proteínas, la conservación de la energía química, o la construcción de una membrana, son notablemente similares en todos los organismos vivos.
2. Las células poseen un programa genético y los recursos para aplicarlo Los organismos se generan a partir de la información codificada en un conjunto de genes. El programa genético humano contiene suficiente información, si se convirtiera a palabras, para llenar millones de páginas de texto. Lo más sorprendente es que esta vasta cantidad de información se encuentra empacada en un conjunto de cromosomas que ocupa el espacio del núcleo celular. Los genes son algo más que gavetas para almacenar información: constituyen las plantillas para construir estructuras celulares, y contienen instrucciones para poner en marcha las actividades de la célula y el programa para reproducirse a sí mismos. Descubrir los mecanismos mediante los cuales las células emplean su información genética para efectuar estas funciones es uno de los más grandes logros de la ciencia en los últimos años.
3. Las células tienen capacidad para reproducirse a sí mismas Así como se generan nuevos individuos por reproducción, lo mismo ocurre con las células nuevas. Las células se producen por división, proceso en el cual el contenido de una célula "madre" se distribuye entre dos células "hijas". Antes de la división, el material genético se duplica con toda fidelidad y cada célula hija recibe una dotación completa e igual de información genética. En la mayor parte de los casos, las dos células hijas producidas durante la división poseen aproximadamente el mismo volumen. Sin embargo, en algunos casos, como ocurre durante la división del oocito humano, una de las células puede retener casi todo el citoplasma aunque reciba sólo la mitad del material genético
4. Las células captan y consumen energía El desarrollo y la operación de funciones complejas requieren el ingreso continuo de energía. Prácticamente toda la energía que requiere la vida del planeta proviene en último término de la radiación electromagnética del sol. Los pigmentos que absorben luz
presentes en las membranas de células fotosintéticas atrapan la energía de la luz. La energía lumínica se convierte por fotosíntesis en energía química almacenada en carbohidratos ricos en energía, como la sacarosa o el almidón. La energía atrapada en estas moléculas durante la fotosíntesis suministra el combustible que sirve para poner en marcha casi todas las actividades de los organismos sobre la tierra. A la mayor parte de las células animales la energía les llega ya empaquetada, por lo general en forma del azúcar glucosa. En el ser humano, el hígado libera glucosa a la sangre y este azúcar circula a través del cuerpo suministrando energía química a todas las células. Una vez dentro de la célula, la glucosa se descompone en tal forma que su contenido energético se puede almacenar en una forma rápidamente disponible (de ordinario como ATP), que posteriormente se emplea para poner en marcha las múltiples actividades que requieren energía dentro de la célula.
5. Las células efectúan variadas reacciones químicas Las células funcionan como plantas químicas en miniatura. Incluso la célula bacteriana más sencilla es capaz de efectuar cientos de diferentes transformaciones químicas, ninguna de las cuales ocurre a una tasa significativa en el mundo inanimado. Prácticamente todos los cambios químicos que ocurren en las células requieren enzimas: moléculas que incrementan mucho la velocidad de una reacción química. La suma total de las reacciones químicas que ocurren dentro de una célula representa el metabolismo celular.
6. Las células participan en numerosas actividades mecánicas
Las células son sitios de actividad infatigable. Los materiales son transportados de un sitio a otro, se sintetizan y descomponen con rapidez algunas estructuras, y en muchos casos toda la célula se desplaza de un lugar a otro. Estas diferentes actividades dependen de cambios mecánicos dinámicos que ocurren en el interior de la célula, la mayor parte iniciados por alteraciones en la forma de ciertas proteínas "motoras".
7. Las células tienen capacidad para responder a los estímulos Algunas células presentan respuestas obvias a los estímulos; por ejemplo, una célula ciliada única se aparta de un objeto situado en su camino o se desplaza hacia una fuente de nutrientes. Las células dentro de una planta o animal multicelular responden a Los estímulos en forma menos evidente, pero de todas maneras responden. La mayor parte de las células están cubiertas con receptores que interactúan con las sustancias del medio de manera muy específica. Las células poseen receptores a hormonas, factores de crecimiento, materiales extracelulares y también sustancias situadas en la superficie de otras células. Los receptores de una célula constituyen una puerta de entrada a través de la cual los agentes externos pueden generar respuestas específicas. A veces las células responden a un estímulo específico alterando sus actividades metabólicas, preparándose para la división celular, desplazándose de un lugar a otro o incluso "suicidándose".
8. Las células tienen capacidad de autorregulación Además de sus necesidades energéticas para mantener un estado complejo ordenado se requiere regulación continua. Igual que en el cuerpo íntegro, dentro de cada célula viva operan muchos mecanismos de control diferentes. La importancia de los mecanismos reguladores de la célula es más evidente cuando fallan. Por ejemplo, la insuficiencia de la célula para corregir un error cuando duplica su DNA puede producir una mutación nociva o trastornos en el control del crecimiento celular que pueden transformar a la célula en
una célula cancerosa con capacidad para destruir a todo el organismo. Poco a poco hemos aprendido cada vez más acerca de cómo la célula controla' sus actividades, pero aún queda mucho más por descubrir.
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TEMA 4 TIPOS DE CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS
SEMEJANZAS Y DIFERENCIAS
Basándonos en la organización de las estructuras celulares, todas los seres vivientes pueden ser divididos en dos grandes grupos: Procariotes y Eucariotes
CARACTERÍSTICAS QUE DISTINGUEN A LAS CÉLULAS PROCARIOTAS Y A LAS EUCARIOTAS
El término eucariota hace referencia a núcleo verdadero (del griego: 'eu' = buen, 'karyon = núcleo).
La palabra procariota viene del griego ('pro' = previo a, 'karyon = núcleo) y significa pre-núcleo.
SEMEJANZAS:
Los dos tipos de células muestran algunas características similares, tales como:
1. Poseen un lenguaje genético idéntico. 2. Ambas tienen rutas metabólicas comunes. 3. Presentan estructuras similares en algunos de sus componentes. Ej: la
membrana celular, la cual funciona como una barrera de permeabilidad selectiva.
4. Ambos tipos de células pueden estar rodeados por pared celular que proporciona rigidez a las células sin embargo, su composición es diferente.
5. Los dos tipos celulares tienen una región nuclear donde está el material genético rodeado por el citoplasma
6. Poseen ribosomas
Diferencias:
ESTRUCTURA PROCARIOTA EUCARIOTA Envoltura nuclear Ausente Presente Núcleo Ausente Presente ADN Menor Mayor Ribosomas Pequeños Grandes Reproducción División binaria Mitosis Cromosoma Único Varios
Célula
PROCARIOTA EUCARIOTA
Cilios y flagelos Presente Ausente (en casi todos)
TIPOS DE CÉLULAS PROCARIOTAS
• ARQUEOBACTERIAS : Integran el dominio Archaea
• Metanógenos .- Capaces de convertir el CO2 y el gas de H2 a gas metano CH4.
• Halófilos.- Bacterias que viven en medios sumamente salinos.
• Termoacidófilos .- Bacterias que viven en manantiales calientes y muy ácidos .
• EUBACTERIAS : Iintegran el dominio Bacteria
• Micoplasmas Son las bacterias más pequeñas de los procariotas y las únicas que no poseen membrana celular.
• Cianobacterias (algas azules verdosas).- Son las primeras en colonizar la superficie terrestre y las procariotes más complejas.
• Bacterias verdaderas
TIPOS DE CÉLULAS EUCARIOTAS: ESPECIALIZACIÓN CELULAR En muchos aspectos las células más complejas no se encuentran en los grandes organismos vegetales o animales, sino más bien en algunos de los microorganismos eucariotas más pequeños, como los protozoarios ciliados, estas células son complejas debido a que una sola célula constituye un organismo unicelular completo, puesto que realizan complejas actividades como: como percibir el ambiente, procurarse alimento, excretar el exceso de líquido, evadir a los depredadores. La formación de microorganismos unicelulares muy complejos representa una vía de la evolución. Otra vía alterna fue la evolución de microorganismos multicelulares en los cuales las diferentes actividades son efectuadas por diferentes tipos de células especializadas. Algunas de las ventajas de la división del trabajo entre las células se puede apreciar si se examina el ciclo de vida de uno de los eucariotes más simples, el moho celular del fango, Dz'cfyostélium. Durante la mayor parte de su ciclo de vida, las células del moho del limo existen como amibas solitarias independientes que se arrastran sobre su sustrato. Cada célula es un organismo completo autosuficiente. Sin embargo, cuando el suministro de alimento escasea, aparece un nuevo tipo de actividad entre las células y se reúnen para formar un agregado llamado seudoplasmodio, o simplemente babosa, que se desplaza lentamente sobre el sustrato dejando un rastro de "limo o baba". Los organismos simples previamente aislados son ahora pequeñas partes de un individuo multicelular mucho mayor. El proceso mediante el cual una célula relativamente no especializada, como el moho amebiano del fango, se convierte en una célula altamente especializada, se denomina DIFERENCIACIÓN. Por lo contrario, cuando el óvulo de un vertebrado es fertilizado y avanza en su desarrollo embrionario tiene a su disposición cientos de posibles vías de diferenciación. Algunas células se convierten en parte de una glándula digestiva particular, otras en parte de un músculo esquelético largo y otras en parte de un hueso. La vía de diferenciación
que sigue cada célula embrionaria depende principalmente de las señales que recibe de su entorno, que a su vez dependen de la posición de dicha célula dentro del embrión. Como resultado de la diferenciación, distintos tipos de células adquieren un aspecto distintivo y contienen materiales únicos. Las células del músculo esquelético contienen una red de filamentos alineados con precisión y compuestos de proteínas contráctiles peculiares; las células del cartílago se rodean de una matriz característica que contiene polisacáridos y la proteína colágena, que juntos suministran apoyo mecánico; los eritrocitos se convierten en sacos de forma discoidal llenos de una proteína única, que es !a hemoglobina, que transporta oxígeno. Sin embargo, a pesar de sus muchas diferencias, las diversas células de una planta o animal multicelular están formadas de organelos similares. Por ejemplo, se encuentran mitocondrias en prácticamente todos los tipos de células. No obstante, en un tipo pueden ser redondas en tanto que en otro a veces adoptan forma fibrilar muy alargada. De manera similar, las mitocondrias de una célula pueden estar dispersas por todo e! citoplasma, en tanto que en otra las células se concentran cerca de una superficie particular donde ocurre el transporte dependiente de energía. En cada caso, el número, aspecto y ubicación del organelo se puede correlacionar con las actividades del tipo de célula particular. Se puede establecer una analogía con las diferentes piezas que interpreta una orquesta: todas están compuestas de las mismas notas, pero los diferentes arreglos confieren a cada una sus características y belleza únicas.
Diferenciación celular en el embrión Como ya se mencionó, la célula eucariota es más compleja y alcanza mayores niveles de organización al poder construir organismos unicelulares o pluricelulares. La organización eucariota la presentan los organismos del dominio llamado Eukarya que comprende a los reinos: protoctistas o protozoos (protista), los hongos, las plantas y los animales.
Existen diversos tipos de células eucariotas entre las que destacan las células de animales y plantas, sin embargo los hongos y muchos protistas tienen, algunas diferencias sustanciales.
1 CELULA ANIMAL
Las células animales componen los tejidos de los animales y se distinguen de las células vegetales en que carecen de paredes celulares y de cloroplastos y poseen centriolos y vacuolas más pequeñas y, generalmente, más abundantes. Debido a la carencia de pared celular rígida, las células animales pueden adoptar variedad de formas e incluso pueden fagocitar otras estructuras.
2 CÉLULAS VEGETALES
Las características distintivas de las células de las plantas son:
Una vacuola central grande (delimitada por una membrana, el tonoplasto), que mantiene la forma de la célula y controla el movimiento de moléculas.
Una pared celular compuesta de celulosa y proteínas y en muchos casos, lignina que es depositada por el protoplasto en el exterior de la membrana celular. Esto contrasta con las
paredes celulares de los hongos, que están hechas de quitina y la de los procariontes, que están hechas de peptidoglicano
Los plastos, especialmente cloroplastos que contienen clorofila, el pigmento que da a la plantas su color verde y que permite que realicen la fotosíntesis.
Célula vegetal Célula Animal
3. CELULA FUNGI
Las células de los hongos, en su mayor parte, son similares a las células animales, con las excepciones siguientes:
Una pared celular hecha de quitina Menor definición entre células. Las células de los hongos superiores tienen
separaciones porosas llamados septos que permiten el paso de citoplasma, orgánulos, y a veces, núcleos. Los hongos primitivos no tienen tales divisiones, y cada organismo es esencialmente una supercélula gigante. Estos hongos se conocen como coenocíticos.
Zigomicetos- hongos
4. CELULAS PROTISTAS
Las células protistas son organismos primitivos, parecidos tanto a plantas (Protophyta) como a los animales (Protozoo).
La característica común a todos los componentes de este grupo, es que están formados por células con núcleo y tienen compartimentos, que forman orgánulos. Por ello son células eucariotas, además en este grupo existen individuos muy heterogéneos, por lo que se les divide en:
Protozoos: son seres unicelulares, generalmente móviles y heterótrofos. Protophyta (Algas): son seres unicelulares o pluricelulares, a veces móviles, y
autótrofos.
Protoctistas Flagelados Protoctistas Ciliados
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TEMA 5
LAS BACTERIAS VERDADERAS
Son células procariotas que pertenecen al grupo Eubacteria.
Tamaño
El tamaño microscópico de las bacterias está determinado genéticamente, y depende de la cepa, de las condiciones ambientales (nutrientes, sales, temperatura, tensión superficial). La unidad de medida bacteriana es el micrómetro (µm), que equivale a 1/1000 milímetros (10-3 mm = 1 micrómetro). Para darse una idea de su tamaño se calcula que en un centímetro cúbico cabe alrededor de un millón de billones de bacilos de tamaño medio. El rango en el tamaño de las bacterias es muy variado, existen bacterias como las
nanobacterias de aproximadamente 0.05 um, o bacterias de un tamaño mayor como Epulopiscium, un comensal del intestino del pez cirujano que mide 0.5 um. Algunos micoplasmas tienen tamaños que oscilan entre 0.2 a 0.3 micrómetros (µm) de diámetro Escherichia coli habitante natural en el intestino humano mide aproximadamente 0.5 µm de ancho por 2 µm de largo. Forma
Las bacterias difieren en la forma, las hay esféricas u ovales llamadas cocos, alargadas cilíndricas en forma de bastón se les denomina bacilos, en forma de espiral o helicoidal, los espirilos, en forma de coma las llamadas vibrios y algunas en forma cuadrada con lados y esquinas en ángulo recto. La forma de la bacteria puede ser modificada por las
condiciones ambientales.
MECANISMOS DE LA LESIÓN BACTERIANA La capacidad de las bacterias para causar enfermedad (virulencia), depende de su capacidad para: 1) Adherirse a la célula del huésped. 2) invadir los tejidos y 3) liberar toxinas que dañan las células.
Composición Las bacterias están constituidas por un 70% de agua y un 30% de materia seca, de esta materia seca el 70% corresponde a proteínas, el 3% a ADN, el 12% a ARN, el 5% a azucares, el 6% lípidos y el 4% a minerales.
ESTRUCTURA DE LA BACTERIA
La estructura celular se divide en dos grupos: la estructura externa que no se encuentra en todas las células y participa en funciones especializadas; y la estructura interna que se encuentra en todas las células procariotas y es probablemente esencial para su supervivencia. Dentro de las estructuras externas se encuentran: la pared celular, membrana plasmática, los flagelos, las esporas, las fimbrias o pelos y la cápsula. Estas estructuras no siempre se encuentran en todas las bacterias, razón por la cual se estima que no son esenciales.
Estructuras externas
* Pared celular Es una estructura rígida, se encuentra rodeando la membrana citoplasmática de casi todas las bacterias, posee una gran rigidez lo cual le confiere gran resistencia. Se considera esencial para el desarrollo y división bacteriana; cumple con dos funciones importantes: mantener la forma de la célula y evitar que la célula colapse debido a las diferencias de presión osmótica por el constante intercambio de fluidos.
El grosor de la pared oscila entre de 10 y 80 nanómetros. La pared celular constituye una porción apreciable del peso seco total de la célula; dependiendo de la especie y de las condiciones de cultivo puede representar del 10 al 40 % del peso seco del organismo.
En las eubacterias la pared celular contiene peptidoglicano, compuesto que no se encuentra en las células eucariotas.
* Membrana plasmática la cual presenta invaginaciones, que son los mesosomas que contienen enzimas que participan en la duplicación del ADN, en la membrana plasmática se localizan también enzimas que intervienen en la producción de energía (ATP), función que en la célula eucariótica cumple la mitocondria.
Flagelos presentes en la mayoría de bacterias, generalmente son rígidos, implantados en la membrana celular mediante un corpúsculo basal. Permiten a la mayoría de bacterias la movilidad en medios líquidos, una excepción son las bacterias deslizantes que se mueven por flexión de la pared celular. La movilidad, o sea, el movimiento de traslación de un punto a otro en forma rápida y de zig zag permite a las bacterias responder a estímulos, por ejemplo, químicos (quimiotactismo positivo), cuando las bacterias son atraídas a determinados compuestos como la glucosa, la galactosa o por el contrario son repelidas de algunos compuestos como los antibióticos, (quimiotactismo negativo), luminosos (fototactismo positivo) en las bacterias fotosintéticas
Estructuras internas
Entre las que tenemos: citoplasma, ribosomas, mesosomas, cuerpos de inclusion, región nuclear, vesículas, endosporas, plásmidos
* El Citoplasma Se encuentra delimitado por la membrana celular, presenta un aspecto viscoso constituido por agua y sustancias como iones, proteínas, enzimas, lípidos, carbohidratos disueltas en agua, en él se encuentran: materiales de reserva, ARN , ribosomas, un nucleoide ubicado en su zona central donde se encuentra la mayor parte del ADN bacteriano en algunas bacterias se encuentran dispersos por el citoplasma fragmentos circulares de ADN con información genética llamados plásmidos y pigmentos fotosintéticos en el caso de bacterias fotosintéticas. En el citoplasma se realizan los procesos metabólicos de la célula bacteriana.
* Los ribosomas son organelos con apariencia de gránulos, algunos se hallan dispersos en el citoplasma bacteriano y otros se agrupan en cadena y se les denomina polirribosomas; están compuestos por ácido ribonucleico - ARN (60%) y proteína (40%). Su función es la síntesis de proteína.
* La región nuclear está localizada centralmente en la célula, se compone principalmente de ADN aunque también puede encontrarse ARN y proteínas asociadas a éste. El ADN está dispuesto en un cromosoma largo y circular, algunas veces llamado nucleoide, genóforo o cuerpo cromatínico.
* Los mesosomas son repliegues y extensiones de la membrana citoplasmática, intervienen en procesos metabólicos y de reproducción de la célula bacteriana.
* Los cuerpos de inclusión o gránulos son materiales de reserva como lípidos, hierro, azufre que se almacenan en el citoplasma, en los períodos de suficiente aporte nutricional para ser utilizados en épocas de inanición.
* Los plásmidos son pequeñas moléculas circulares de ADN extracromosómico, se encuentran en la región nuclear de algunas bacterias. Las moléculas de ADN plásmico a pesar de encontrarse fuera del cromosoma, toman una conformación de doble hélice al igual que el ADN de los cromosomas. Los plásmidos se replican de manera independiente al cromosoma y contienen información genética para la bacteria complementaria a la contenida en el nucleoide y que le es útil para su supervivencia en condiciones desfavorables. Por ejemplo, el código que hace resistentes a las bacterias a los antibióticos, la capacidad de apareamiento, la resistencia y la tolerancia a los materiales tóxicos.
Los plásmidos son muy utilizados en ingeniería genética ya que por su tamaño resulta fácil manipularlos; se pueden aislar, introducir en ellos información e introducirlos en otras células bacterianas viables en las cuales se expresa la información que ellos portan.
* Las vesículas se encuentran en ciertas bacterias que habitan en lagos les sirven para flotar, contrarrestando la atracción gravitatoria, y así lograr el óptimo de luz
* Endosporas Son estructuras generalmente de forma esférica que se forman en ciertas bacterias gram positivas como respuesta a condiciones ambientales adversas (poca humedad, temperaturas extremas, agentes químicos y físicos etc.). Cuando las condiciones ambientales vuelven a ser favorables la endospora se transforma de nuevo a la forma vegetativa. Ciertas formas filamentosas pueden producir la endospora en el extremo del filamento y aparecen de manera libre, en otras bacterias como Clostridium se pueden observar en el interior de las bacterias a las que deforman de una manera característica, lo que sirve para su identificación.
REPRODUCCIÓN DE BACTERIAS Generalmente las bacterias se reproducen asexualmente por fisión binaria o bipartición, unas pocas por gemación, algunas especies de bacterias filamentosas se reproducen por esporas que se forman en los extremos de los filamentos. Durante la bipartición la célula bacteriana origina dos células iguales o clones.
El resultado de la fisión binaria son dos células hijas por cada célula madre, así, una célula se divide en dos, dos en cuatro y cuatro en ocho y así sucesivamente. La síntesis de la pared, el crecimiento bacteriano y la duplicación del ADN regulan la división celular. Este mecanismo de división celular es más rápido y menos organizado que la mitosis y la meiosis.
El proceso de bipartición se inicia con el alargamiento de la célula bacteriana y la duplicación del ADN, luego en el centro de la bacteria, la pared celular y la membrana plasmática se invaginan con la consecuente formación de un tabique transversal o mesosoma que divide la célula bacteriana en dos y separa las dos regiones de ADN cromosómico. La separación de las dos células va acompañada de la segregación en cada una de ellas de uno de los dos genomas que proviene de la duplicación del ADN materno.
El proceso de división ocurre en tres fases principales:
1. Elongación o alargamiento de la célula y duplicación del material genético o ADN,
2. Separación de ADN dentro de las células hijas formadas y
3. La citocinesis o separación celular.
CLASIFICACIÓN DE LAS BACTERIAS
* Por su forma y agrupación
Los modelos de agrupamiento celular de las bacterias son característicos de especies definidas y se utiliza como uno de los criterios de clasificación
Cuando las células microbianas como los cocos se dividen, pueden permanecer unidas unas con otras, formando arreglos característicos.
Los bacilos se dividen únicamente en un plano pero en algunas ocasiones pueden encontrarse células unidas por los extremos o por los lados debido a la etapa del desarrollo en que se encuentren o a las condiciones del cultivo. Las bacterias en espiral generalmente no se agrupan, crecen individuales y aisladas.
En la siguiente tabla se resumen algunos de los aspectos fundamentales en la clasificación de las bacterias
Por forma Por ordenamiento Representación
Por composición de la pared celular que
reacciona a la tinción de Gram
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TEMA 6:
VIRUS, VIROIDES Y PRIONES
1. VIRUS
La palabra virus significa veneno. Antiguamente se utilizaba para designar a todo aquello que producía enfermedad. Actualmente, se utiliza para referirse a estructuras
Coco (esférico)
Coco único o micrococo Cuando los cocos se dividen en un solo plano vertical, se separan y conservan
su individualidad.
Gram negativas no retienen el cristal
violeta conservan el colorante rojo por
ejemplo safranina son susceptibles a las
cefalosporinas Diplococo en parejas
Gram positivas absorben y conservan
el colorante cristal violeta son susceptibles
a la penicilina y estreptomicina
Diplococo cuando las células hijas se
presentan en parejas
Estreptococo en cadena Cuando las células hijas forman
cadenas
Estafilococo las células permanecen unidas pero
después de una división celular en dos o más planos y los cocos forman grupos
irregulares en ocasiones de gran volumen similares a racimos de uvas.
Sarcina grupo de ocho cocos
La división celular se produce formando paquetes de ocho células
Tetracoco La división celular se produce en dos o tres planos perpendiculares formando
grupos de cuatro células.
Espirilos En forma de espiral
Bacilos
En forma de bastón
microscópicas que no son retenidas por filtros para bacterias y que son patógenos para todo tipo de seres vivos. La observación de los virus sólo puede hacerse mediante el uso del microscopio electrónico, debido a su pequeño tamaño. Los virus son estructuras acelulares que no son activos fuera de las células, son parásitos intracelulares obligados. En el interior celular son capaces de controlar la maquinaria metabólica, utilizándola para su replicación. Por ello, los virus no se consideran seres vivos. 1.1 Características de los virus:
- Organización acelular (no presenta orgánulos). - Un solo tipo de ácido nucleico: DNA O RNA. - No tienen ningún tipo de actividad metabólica propia, no genera ATP y todos so inmóviles. - No pueden dividirse independientemente de la célula hospedadora. - La interacción entre las proteínas virales y las del huésped determina la especificidad
del virus, o sea, el tipo de células huésped a las cuales el virus puede penetrar e infectar.
Algunos virus tienen un conjunto muy limitado de posibles huéspedes, sólo tienen capacidad para infectar algunas células de ciertos huéspedes. Esto es cierto, por ejemplo, para la mayor parte de los virus del resfriado común que sólo pueden infectar células epiteliales respiratorias del ser humano. Otros virus, como el de la rabia, pueden infectar a una variedad de diferentes especies de huéspedes, incluyendo perros, murciélagos y el hombre.
1.2 Reproducción No poseen la capacidad de reproducirse por si mismos, dependen de un huésped para REPLICARSE por cual son llamados “parásitos intracelulares obligados”. Por esto tienen dos formas distintas de reproducirse:
• Reproduciéndose en el interior de la célula infectada, utilizando todo el material y la maquinaria de la célula hospedante.
• Uniéndose al material genético de la célula en la que se aloja, produciendo cambios genéticos en ella.
Una vez que infectan a una célula, pueden desarrollar dos tipos de
comportamientos: • Como agentes infecciosos produciendo la lisis o muerte de la célula. • Como virus atenuados, que añaden material genético a variabilidad.
1.3 Estructura A diferencia de los priones y viroides, los virus se componen de dos o tres partes:1) su material genético, que porta la información hereditaria, que puede ser ADN o de ARN: 2) una cubierta proteica que protege a estos genes llamada cápside y en algunos también se puede encontrar 3) una bicapa lipídica que los rodea cuando se encuentran fuera de la célula denominada envoltura vírica.
La cápside, contiene una capa de proteína que la envuelve alrededor de un núcleo central de un producto químico altamente complejo llamado ácido nucleico, utilizado por el
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virus para su reproducción. Típicamente, la cápside se divide en subunidades llamadas los capsómeros.
1.4 Tamaño
Son muy pequeños: desde 20nm (parvovirus) hasta 300nm (Poxvirus). De 100 a 1000 veces más pequeños que la célula que parasitan.
• Sólo se visualizan al microscopio electrónico por lo que para identificarlas se suelen usar reacciones de infectividad biológica, serológica, sondas moleculares.
1.5 Morfología:
Icosaédrica (Picornavirus, adenovius)
Cilíndrica o Helicoidal (VMT)
Irregular (Herpes)
1.6 CLASIFICACIÓN Existen algunas formas de clasificar a los virus, de las que revisaremos únicamente dos.
1.6.1 En función del huésped se clasifican en :
Los Bacteriófagos.- Los bacteriófagos son virus que infectan exclusivamente a bacterias. Al igual que los virus que infectan a eucariotas, los bacteriófagos están
constituidos por una cubierta proteica o cápside en la cual está contenido su material genético (95% de los fagos conocidos es ADN de doble cadena) de 24 a 200 nm. La mayoría de los fagos tiene una cola que les permite inyectar el material genético en su huésped.
Virus Vegetales._ las plantas se infectan de estos virus a través de los animales, ya que por el mismo hecho de que tienen las paredes vegetales duras no pueden infectarse en el medio ambiente.
Virus Animales._ Su material hereditario es el ARN y su principal característica es la presencia de la enzima transcriptasa reversa, capaz de producir moléculas de ADN a partir del ARN.
1.6.2 Atendiendo la forma de la cápsida, se pueden distinguir los siguientes tipos de virus:
2. VIROIDES
Son agentes infecciosos que, al igual que los virus, tienen un ciclo extracelular que se caracteriza por la inactividad metabólica y un ciclo intracelular en el que causan infección al huésped. Se ha visto que provocan enfermedades en organismos vegetales. Pero no poseen propiedades infecciosas en el ser humano. Actualmente se han identificado 200 especies de viroides que infectan solamente a plantas superiores. Los viroides pueden infectar a monocotiledóneas y dicotiledóneas, tanto especies leñosas como herbáceas. Son los agentes infecciosos de menor complejidad genética y estructural representan una forma extrema de parasitismo.
Virus Ejemplo Virus Ejemplo
Virus de mosaico del tabaco Virus con ARN y cápside helicoidal.
Bacteriófago Virus con ADN, cabeza poliédrica y cola helicoidal.
Papovavirus Virus con ADN, cápside icosaédrica.
Virus de la influenza Virus con ARN, cápside helicoidal y envoltura con espinas.
Adenovirus Virus con ADN, cápside poliédrica y fibras en cada arista.
2.1 Estructura Constituidos por una molécula de ARN de simple cadena y covalentemente cerrada. Carecen de cápsula proteica y su genoma es diez veces menor que los virus. 2.2 Tamaño Son muy pequeños, del orden de 10 veces menor que el ácido nucleico de los bacteriófagos más chicos. Sólo se visualizan al microscopio electrónico. Para identificarlas se suelen usar reacciones de infectividad biológica, técnicas y sondas moleculares.
3. PRIONES
Los priones son los agentes causantes de un grupo de patologías neurodegenerativas letales características de mamíferos, también conocidos como encefalopatías espongiformes transmisibles. Estos agentes son capaces de propagarse dentro de un mismo huésped causando una lesión espongiótica y de transmitirse de huésped a huésped con elevados tiempos de incubación. A diferencia de virus y viroides, son resistentes a tratamientos inactivantes de ácidos nucleicos, pero comparten con éstos la existencia de una variabilidad de inóculos dentro de la misma especie.
3.1 Estructura
La proteina PrP está constituida por cuatro regiones de estructura secundaria llamada H1, H2, H3 y H4, en estas regiones se identifican tres zonas de hélice α llamadas A, B y C, y dos de hoja-β, llamadas S1 y S2.
PATOLOGIAS DE LOS VIRUS
Principal vía de transmisión
Virus Principales órganos afectados
Respiratoria Gripe o influenza Tracto respiratorio
Parainfluenza
Sarampión Tracto respiratorio y piel
Paperas Glándulas parotídeas, testículos, meninges.
Entérica y Contacto directo
Poliomielitis Sistema: Huesos y articulaciones
Hepatitis A Hígado
Contacto directo Hepatitis B Hígado
Herpes simple Membranas mucosas de la boca.
Rubéola Piel y otros muchos órganos
Virus de la Inmunodeficiencia Humana
(V.I.H) Se ve afectado el Sistema Inmunológico
Mordedura animal Rabia Sistema Nervioso Central.
Picadura de artrópodos
Dengue Músculos, articulaciones, ganglios linfáticos y piel.
Fiebre amarilla Hígado y riñones.
PATOLOGÍAS DE LOS VIROIDES PATOLOGIA DE LOS PRIONES
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TEMA 7
ESTRUCTURA QUÍMICA DE LA VIDA
El nivel de organización celular sólo es un pequeño avance después del nivel atómico, como veremos al examinar la importancia de los movimientos de algunos átomos de las moléculas durante actividades como contracción muscular o transporte de sustancias a través de membranas celulares. Es imposible incluso tratar de entender la fisiología celular básica sin un conocimiento razonable de la estructura y las propiedades de los principales tipos de moléculas biológicas. Este es el objetivo del presente capítulo: suministrar la información necesaria acerca de la química de la vida. Iniciaremos considerando los tipos de enlaces que pueden formar los átomos entre sí. Existen básicamente dos tipos de enlaces que mantienen unidos a los átomos de las moléculas, estos son el enlace covalente y el enlace iónico. ENLACE COVALENTE En este tipo de enlace, los átomos que constituyen una molécula, comparten pares de electrones, es decir, no hay átomos ganadores ni perdedores. La formación de un enlace covalente entre dos átomos obedece el principio fundamental de que un átomo es más estable cuando su capa electrónica más externa está completa, es decir alcanza a tener 8 electrones en su último nivel de energía llamada, regla del
octeto excepto en ciertos átomos como el hidrógeno, el helio que completan la regla del dueto o de los dos electrones. Grafiquemos un átomo de hidrógeno: Grafiquemos un átomo de oxígeno: Existen tres tipos de enlaces covalente: Simple, Doble y Triple
1. Enlace Covalente Simple En este tipo de enlace, los átomos comparten un solo par de electrones, analicemos la molécula de agua.
En la formación de un enlace covalente se libera energía que posteriormente debe reabsorberse cuando se rompe el enlace. La energía requerida para desdoblar los enlaces covalentes C—H, C—C o C—O es muy grande, en general entre 80 y 100 kilocalorías por mol (kcal/mol) de moléculas, por lo que estos enlaces son estables en casi cualquier situación.
2. Enlace covalente doble Cuando se comparten dos pares de electrones, como ocurre en la molécula de oxígeno (O2), el enlace covalente es un doble enlace. Grafiquemos la molécula de oxígeno:
3. Enlace covalente triple Cuando se comparten tres pares de electrones, se obtiene el enlace covalente triple, como es la molécula de nitrógeno (N2) Grafiquemos la molécula de nitrógeno: El tipo de enlace entre los átomos tiene importantes consecuencias para definir la forma de las moléculas. Por ejemplo, los átomos con un solo enlace pueden girar entre sí, en tanto que los átomos con doble y triple enlace carecen de esa capacidad. MOLÉCULAS NO POLARES Cuando los átomos unidos son del mismo tipo de elemento como en la molécula de cloro (Cl2), el par de electrones de la capa externa se comparten por igual entre los dos átomos de la pareja, Por ello, no se forman regiones polares. Grafiquemos a esta molécula:
MOLÉCULAS POLARES Cuando dos átomos de elementos diferentes se enlazan en forma covalente, es inevitable que el núcleo de un átomo con mayor carga positiva ejerza mayor fuerza de atracción sobre los electrones compartidos, por ello este átomo adquiere carga parcial negativa, mientras que el átomo con menor fuerza de atracción adquiere carga parcial positiva. Por ello se forman dos regiones polares: positiva y negativa. En consecuencia, los átomos compartidos tienden a localizarse más cerca del átomo con mayor fuerza de atracción. Grafiquemos la molécula de amoníaco (NH3), de dióxido de carbono (CO2) y de agua (H2O) La presencia de enlaces polarizados tiene gran importancia para determinar la reactividad de las moléculas. Las moléculas que carecen de átomos electronegativos, como ceras y grasas, tienden a ser relativamente inertes. Algunas moléculas de mayor interés biológico, incluyendo proteínas y fosfolípidos, que estudiaremos más adelante, contienen porciones polares y no polares que se comportan de manera muy diferente. ENLACE IÓNICO En este tipo de enlace, los átomos de una molécula ganan y pierden electrones, buscando cada uno de estos átomos cumplir con la regla del octeto o regla de los 8 electrones y alcanzar así estabilidad. De esta manera, el átomo que ganan electrones adquiere carga negativa y se convierte en ión negativo o anión, mientras que el átomo que pierde electrones, adquiere carga positiva y se convierte en ión positivo o catión. Grafiquemos la molécula de cloruro de sodio (NaCl) Un ejemplo de este enlace iónico a nivel celular tenemos, cuando los radicales fosfato de la molécula de DNA cargados negativamente se aproximan mucho a grupos cargados positivamente de la superficie de una proteína, los grupos con carga opuesta forman enlaces iónicos que ayudan a mantener unido al complejo. (Inversamente, los grupos con carga similar se repelen entre sí y evitan una aproximación estrecha.) En una célula, la fuerza de los enlaces iónicos generalmente es débil debido a la presencia de agua, pero en la profundidad del núcleo de una proteína, donde casi siempre no hay agua, estos enlaces pueden ejercer gran influencia. INVESTIGUE: LOS RADICALES LIBRES COMO CAUSA DE ENVEJECIMIENTO Y ENFERMEDAD.
TEMA 10 NATURALEZA DE LAS MOLÉCULAS BIOLÓGICAS Y EL ÁTOMO DE CARBONO
La masa de un organismo es agua. Si se evapora el agua, la mayor parte del peso seco consta de moléculas que contienen átomos de carbono La química de la vida se centra alrededor de la química del átomo de carbono. La cualidad esencial del carbono que le permite desempeñar este papel es el increíble número de moléculas que puede formar. El átomo de carbono posee cuatro electrones en su capa externa y por lo tanto puede enlazarse a otros cuatro átomos. Además, cada átomo de carbono puede formar enlaces con otros átomos de carbono y de esta manera construir moléculas con esqueletos que contienen largas cadenas de átomos de carbón. Analicemos la configuración electrónica del átomo de carbono: Los esqueletos o cadenas de carbono pueden ser lineales, ramificados o cíclicos.
LOS HIDROCARBUROS Podemos entender la naturaleza de las moléculas biológicas iniciando el estudio con el grupo más simple de moléculas orgánicas, los hidrocarburos, que sólo contienen átomos de carbono y de hidrógeno. La molécula de etano (C2H6) es un hidrocarburo simple que consta de dos átomos de carbono unidos entre sí y además tres átomos de hidrógeno.
Etano propano Conforme se añaden más átomos de carbono, el esqueleto de las moléculas orgánicas aumenta de longitud y su estructura es cada vez más compleja. Un hidrocarburo con la fórmula C4H10 puede existir con dos moléculas diferentes Conforme se añaden más átomos de carbono, el esqueleto de las moléculas orgánicas aumenta de longitud y su estructura es cada vez más compleja. Un hidrocarburo con la fórmula C4H10 puede existir con dos moléculas diferentes así:
Estas moléculas que tienen la misma fórmula pero estructuras diferentes se dice que son isómeros estructurales. Veamos otros ejemplos:
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FUNCIÓN GRUPO
FUNCIONAL
EJEMPLO
Alcanos
C C
Alquenos
Alquinos
Hidrocarburos cíclicos Ciclo
Hidrocarburos aromáticos
Halogenuros de alquilo Halógenos
Alcoholes
Fenoles
Éteres
Aldehídos
Cetonas
Ácidos carboxílicos
Ésteres
Aminas
Amidas
Nitrocompuestos
Nitrilos
Las moléculas orgánicas de importancia biológica contienen cadenas de átomos de carbono, como los hidrocarburos, pero en las cuales ciertos átomos de hidrógeno son sustituidos por diferentes grupos funcionales. Los grupos funcionales son agrupamientos particulares de átomos que confieren a las moléculas orgánicas sus propiedades físicas, reactividad química y solubilidad en solución acuosa. Dos de las uniones más frecuentes entre grupos funcionales son los enlaces éster, los cuales se forman entre ácidos carboxílicos y alcoholes, y los enlaces amido, formados entre ácidos carboxílicos y aminas.
El hidrocarburo etano (CH3CH3) es un gas inflamable tóxico. Si se sustituye uno de los hidrógenos con un grupo hidroxilo (—OH), la molécula resultante (CH3CH2OH) se convierte en algo agradable al paladar, o sea alcohol etílico. Si se sustituye un grupo carboxílo (—COOH) la molécula se convierte en ácido acético (CH3COOH), mejor conocido como vinagre. Si se sustituye un grupo sulfhidrilo {—SH) se
obtiene CH3CH2SH, compuesto de olor fétido intenso, el etilmercaptano, empleado por los bioquímicos en el estudio de reacciones enzimáticas.