Es un epagina creada para el proyecto de como haser una a wiki
y el explicar pasos del
tercer parcial de bioquimica espero tener buenos resultados apoyen mi pagina
viéndola y comentandola.
Los puntos a ver son;
4.0 otros compuestos
4.1 proteina
4.1.2 estructura: primaria,secundaria, terciaria y cuaternaria.
5 acidos nucleicos
5.1 estuctura de los nucleitidos y nomenclatura
5.2 composicion quimica de los acidos nucleicos
6.0 carbohidratos
6.1 definición y estructura de los carbohidratos
Shortcut to Fisica y Quimica.lnk
3er parcial
1. Proteínas y sus características
2. Objetivo: comprobar las características de las proteínas
3. Información previa
4. Materiales y reactivos
5. Desarrollo de la practica
6. Esquema de desarrollo
1. Proteínas y sus características
Son micromoleculas muy complejas que se encuentran en estructuras celulares y
hacen posibles las reacciones químicas del metabolismo celular.
Constituidas por carbono, hidrógeno, oxigeno, nitrógeno; otros
elementos; azufre, fosforo, hierro y cobre.
Compuesta de aminoacidos – consideran su estructura como un rompecabezas.
Participa estructura celular, que posibilita el crecimiento y desarrollo.
2. Ayudar al crecimiento desarrollo de las células y tejidos.
3. Información previa
CLASIFICACIONES DE LAS PROTEINAS
CLASIFICACION DE LAS PROTEINAS DE ACUERDO A SU FUNCION BIOLOGICA
PROTEÍNA ANTECEDENTES
ENZIMAS Son sustancias que actúan como
catalizadores de reacciones químicas. Poseen masas moleculares que
oscilan entre12,000 – 1´000,000 de umas (unidades de masa
atómica). En las actualidades conocen alrededor de 1500 enzimas
diferentes, y cada una de ellas cataliza una reacción química
específica. Entre las enzimas se encuentran la ureasa, la quimo
tripsina, la ribo nucleas, etc.
PROTEINAS DE RESERVA Como su nombre lo indica, desempeñan el papel de
reserva nutritiva, entre ellas tenemos a la ovoalbúmina (huevo), la
caseína (leche), la giladina (trigo), lazeina (maíz).
PROTEINAS DE TRANSPORTE Estas proteínas precisan la movilidad para poder
cumplir con su función. Tal es el caso de la hemoglobina, que transporta
oxigeno desde los pulmones a todos los tejidos; la betalipoproteina del suero, que acarrea lípidos a través del torrente
sanguíneo, y la ser albumina, que transporta acidos grasos libres
desde el tejido adiposo a los demas órganos en los animales
vertebrados.
PROTEINAS CONTRACTILES Desempeñan la función de movimiento
de contracción muscular. Las proteínas contractiles son la
actina y la miosina.
PROTEINAS DE DEFENSA DE LA SANGRE Realizan funciones protectoras o de defensa,
es decir, el organismo, elabora estas proteínas para eliminare otras
extrañas. Ejemplos de este tipo de proteínas son los anticuerpos,
el fibrinógeno, la trombina, etc.
Toxinas Son proteínas toxicas para otros organismos. De entre ellas se
pueden mencionar al veneno de serpientes, la toxina diftérica y ala
botulínica.
Hormonas La mayoría de estas sustancias son proteínas secretas
por varias glandulas del sistema endocrino
como son; la
insulinasegregada por el pancreas, la adrenalina secretada por la medula
adrenal, la somatropina secretada por la glandula pituitaria anterior y
al tiroxina segregada por la glandula tiroides.
Proteínas estructurales Desarrollan funciones estructurales, y en
algunos casos de protección. Como
ejemplos se tienen la queratina, la fibroina, el colageno y la elastina.
CLASIFICACION DE PROTEINAS GLOBULARES CARACTERISTICAS ORIGEN
Nombre Características Origen Ejemplos
Albuminas Solubles en agua, y coaguladas por el calor. Clara de huevo
Leche
Suero sanguíneo Ovoalbúmina
Lactoalbumina
Seroalbumina
Globulinas Insoluble en agua, soluble en soluciones salinas y coaguladas por el
calor. Suero sanguíneo
Tiroides Seroglobulina
trigoblumina
Glutelinas Insolubles en agua, solubles en acidos y bases. Trigo
Arroz Glutenina
Oxizenina
Prolaminas Insoluble en agua, solubles en etanol al 70 -80 % Trigo
Maíz Giladina
Zeina
Histonas Solubles en agua acidos diluidos, no coagula otras
proteínas Hemoglobina
Timo Globina
Histoma del timo
Protaminas Solubles en agua y acidos diluidos, no coagula otras
proteínas. Esperma de salmón Salmina
Proteínas albuminoides características origen
Nombre Características Origen Ejemplo
Albuminoides Insolubles en reactivos que no las descomponen. Cuero
Cartílago
Pelo
Uñas
Cuernos
Seda Colageno
Queratina
Fibroina
Proteínas conyugadas grupo origen bioquimica de los alimentos
Nombre Grupo proteico Origen ejemploNucleoproteínas Acidos
nucleicos Célula
Virus Ribosoma
Virus del mosaica
Glicoproteínas Carbohidratos Saliva
Tendones y huesos Mucina
Mucoides
Fosfoproteínas Acido fosfórico Yema de huevo
Leche Vitelina
Caseína
Cromoproteína Porfirinas y ademas contienen un metal Eritrocitos
Plastidios y vegetales Hemoglobina
Clorofila
lipoproteínas Acidos grasos y lecticinas plasma Β -
lipoproteínas
4. Materiales y reactivos
Materiales Reactivos
Vaso de precipitados Leche
Probeta Huevo
Soporte universal Queso
Lampara Yogurt
Pinza tuvo de ensayo Crema
5. Desarrollo de practica
a) escoger proteína
b) escoger el material
c) preparar los instrumentos de medida
d) poner a calentar los instrumentos
e) agregar el tipo de proteína
f) medir todo
6. Esquema de desarrollo
exitoennegocio.blogsp aqui se muestra un video que explica mas sobre la
pproteina
De la estructura primaria a la cuaternaria
__________ ______ ____ _________
Esta es una molécula de hexoquinasa, una proteína del metabolismo
que se encuentra en la mayoría de los seres vivos. Esta compuesta por
aproximadamente 6000 atomos y pesa 40 kiloDaltons, también tiene
una molécula de glucosa pegada que no se representa en el esquema.
Estructura primaria
Las proteínas tiene múltiple niveles de estructura. La
basica es la estructura primaria.
La estructura primaria de una proteína es simplemente el orden de sus
aminoacidos. Por convención el orden de escritura es siempre
desde el grupo amino-terminal hasta elcarboxilo final, un ejemplo de estructura
primaria de una proteína es el siguiente:
5 10 15 20 25 30
1 A A S X D X S L V E V H X X V F I V P P X I L Q A V V S I A
31 T T R X D D X D S A A A S I P M V P G W V L K Q V X G S Q A
61 G S F L A I V M G G G D L E V I L I X L A G Y Q E S S I X A
91 S R S L A A S M X T T A I P S D L W G N X A X S N A A F S S
121 X E F S S X A G S V P L G F T F X E A G A K E X V I K G Q I
151 T X Q A X A F S L A X L X K L I S A M X N A X F P A G D X X
181 X X V A D I X D S H G I L X X V N Y T D A X I K M G I I F G
211 S G V N A A Y W C D S T X I A D A A D A G X X G G A G X M X
241 V C C X Q D S F R K A F P S L P Q I X Y X X T L N X X S P X
271 A X K T F E K N S X A K N X G Q S L R D V L M X Y K X X G Q
301 X H X X X A X D F X A A N V E N S S Y P A K I Q K L P H F D
331 L R X X X D L F X G D Q G I A X K T X M K X V V R R X L F L
361 I A A Y A F R L V V C X I X A I C Q K K G Y S S G H I A A X
391 G S X R D Y S G F S X N S A T X N X N I Y G W P Q S A X X S
421 K P I X I T P A I D G E G A A X X V I X S I A S S Q X X X A
451 X X S A X X A
Esta es la secuencia de la hexoquinasa de la levadura Sacharomyces cerevisiae .
Para encontrar mas datos navegue hasta
Brookhaven Protein Data Bank 3D browser y entre hexokinase para la
búsqueda, o SCOP (Structural Classification of Proteins) y use la
referencia PDB número 1HKG.
Estructura secundaria
La estructura secundaria de una proteína es la que adopta espacialmente.
Existen ciertasestructuras repetitivas encontradas en las proteínas que
permiten clasificarlas en dos tipos: hélice alfa y lamina beta.
Una hélice alfa es una apretada hélice formada por una cadena
polipeptídica. La cadena polipetídica principal forma la
estructura central, y las cadenas laterales se extienden por fuera de la
hélice. El grupo carboxílo (CO) de un aminoacido n se une
por puente hidrógeno al grupo amino (NH) de otro aminoacido que
esta tres residuos mas alla ( n + 4 ). De esta manera cada grupo
CO y NH de la estructura central (columna vertebral o 'backbone') se
encuentra unido por puente hidrógeno.
Existen tres modelos de alfa hélice. El primero muestra solo al carbono
alfa de cada aminoacido. El segundo muestra todos los atomos que
forman la columna vertebral del
polipéptido . El tercero y mas completo modelo, muestra todos los
puentes hidrógeno que mantienen la alfa-hélice .
A- Las hélices generalmente estan formadas por aminoacidos
hidrófobos , en razón que son, generalmente, la maxima
atracción posible entre dichos aminoacidos.
a- las hélices se observan, en variada extensión,
practicamente en todas las proteínas . Para
mayor información Bioquímica de Lenhinger.
B-Las laminas beta son el otro tipo de estructura secundaria. Pueden ser
paralelas o antiparalelas. Las anti-paralelas generalmente se ven así:
Y los giros que tienen en su estructura :
donde el aminoacido n se une por puente hidrógeno al
aminoacido (n +3) .
Existe un tipo especial de modelo molecular para resaltar laestructura
secundaria de las proteínas. Navegue hasta este enlace para ver un
ejemplo. Este tipo de modelo de proteína representa los segmentos de
lamina-beta como cintas en flecha (ribbons)
y las alfa hélices como como cintas en espiral. El resto de la cadena
polipeptídica se referencia como un
espiral al azar ('random coil'), y se dibuja como una fina línea. Por favor, note
que espiral al azar o 'random coil' es un nombre que lleva a
confusión, dado que las proteínas estan altamente
organizadas, pero esta región no tiene una estructura secundaria con
componentes difíciles de categorizar.
Estructura Terciaria
La estructura terciaria es la estructura plegada y completa en tres dimensiones
de cadena polipeptídica, la hexoquinasa que se usa como
icono en esta pagina es una estructura tridimensional completa.
Estructura cuaternaria
Solo esta presente si hay mas de una cadena polipeptídica. Con varias
cadenas polipeptídicas, la estructura cuaternaria representa su
interconexión y organización. Esta es la imagen de la
hemoglobina, una proteína con cuatro polipéptidos, dos
alfa-globinas y dos beta globinas. En rojo se representa al grupo hem (complejo
pegado a la proteína que contiene hierro, y sirve para transportar
oxígeno).
__________ ______ ____ _________
Directory
Home
www.alonsoformula.com
TITULOS PAGINAS
Introducción 3
Objetivos
Preguntas:
Investigar la composición química de los acidos nucleicos.
4 y 5
Explique los tipos de acidos nucleicos.Y realice una comparación
entreellos. 6 -73) Compare acidos nucleicos de células
eucarióticas y procarióticas. 74) Explique experimentos sobre la
importancia del ADN. 8-115) Esquematice y explique la duplicación del ADN y su control. 11-176)
¿ Que es el código genético?. Explique y dibuje el proceso
de 17-22síntesis de proteínas .7) Explique las consecuencias a
nivel de célula y organismo la 23-25alteración e el código
genético .8) Analice y responda pag. 24 del libro santillana biología
planelectivo III Y IV medio. 26 -29Conclusión 30Bibliografía 31
INTRODUCCIÓNLos acidos nucleicos son macromoléculas
complejas de suma importancia biológica, ya que todos los organismos
vivos contienen acidos nucleicos en forma de acido
desoxirribonucleico (ADN) y ribonucleico (ARN). Sin embargo; algunos virus
sólo contienen ARN, mientras que otros sólo poseen ADN.Se les
denomina así porque fueron aislados por primera vez del núcleo de células vivas.
No obstante, ciertos acidos nucleicos no se encuentran en el
núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular.Sin duda
alguna, los acidos nucleicos son las sustancias fundamentales de los
seres vivos, y se cree que aparecieron hace unos 3.000 millones de años,
cuando surgieron en la Tierra las formas de vida mas elementales. Y los
investigadores han aceptado que el origen del código genético que portan
estas moléculas es muy cercano al tiempo del origen de vida en la
Tierra. Por ello, es que gracias al arduo trabajo realizado por los
científicos, han conseguido descifrarlo, es decir, determinar la forma
en que lasecuencia de los acidos nucleicos dicta la estructura de las
proteínas. Determinando así que, tanto la molécula de ARN como la molécula
de ADN tienen una estructura de forma helicoidal. Y que la secuencia de estas
moléculas a lo largo de la cadena determina el código de cada
acido nucleico particular. A su vez, este código indica a la
célula cómo reproducir un duplicado de sí misma o las
proteínas que necesita para su supervivencia.Por tanto, se han identificado
al menos dos funciones fundamentales de los acidos nucleicos: transmitir
las características hereditarias de una generación a la siguiente
y dirigir la síntesis de proteínas específicas.El modo en
que los acidos nucleicos realizan estas funciones es el objetivo de
algunas de las mas prometedoras e intensas investigaciones actuales.
OBJETIVOS
Identificar e investigar la composición química de los
acidos nucleicos.
Recocer e identificar los tipos de acidos nucleicos y conocer las
principales diferencias existentes entre estas moléculas.
Conocer las principales funciones de los acidos nucleicos y su
importancia en organismos eucariotes y procariotes haciendo énfasis en
las diferencias entre los acidos nucleicos de ambos organismos.
Conocer como se efectúa, y la importancia
del proceso
de replicación o duplicación de uno de los acidos
nucleicos, el ADN.
Reconocer y comprender la importancia del
código genético y la síntesis de proteínas.
Ademas de conocer la o las relaciones entre este proceso
(síntesis de proteínas) y el código genético.
Comprender lasconsecuencias que tendrían las alteraciones del código
genético a causa de las diversas enfermedades que lo puedan afectar.
1)Los acidos nucleicos estan formados por un azúcar
(pentosa), bases nitrogenadas (purinas o pirimidinas) y acido
fosfórico.La hidrólisis completa de ADN ( o ARN) da:
Pentosa -desoxirribosa (ribosa).
Bases Nitrogenadas: Purinas : Adenina y Guanina.
Pirimidinas: Citosina y Timina (Uracilo)
Acido Fosfórico H3PO4
Acidos nucleicos
Una molécula de acido nucleico es un polímero lineal en el
cual los monómeros (nucleótidos) estan unidos por medio de
puentes o uniones fosfodiéster. Estos puentes unen el carbono 3´
en la pentosa de un nucleótido al carbono 5´ en la pentosa del nucleótido
adyacente.En consecuencia, el eje de acido nucleico esta formado
por fosfatos y pentosas alternados. Las bases nitrogenadas estan unidas
a los azúcares de este eje.El acido fosfórico utiliza dos
de sus tres grupos acidos en las uniones 3´, 5´-
diéster. El grupo restante confiere al poli nucleótido sus
propiedades acidas y permite que la molécula forme uniones
iónicas con proteínas basicas. Éste grupo
acido libre hace también que los acidos nucleicos sean
intensamente basófilos, es decir, que se colorean facilmente con
colorantes basicos.Una hidrólisis moderada fragmenta el
acido nucleico en los nucleótidos que se forman por la
unión covalente de un fosfato y una base heterocíclica a la
pentosa.Las pentosas son de dos tipos: Ribosa en el ARN, y desoxirribosa en el
ADN. La única diferencia entre estos dos azúcares esque la
desoxirribosa tiene un atomo menos de oxígeno.Las bases
nitrogenadas que se encuentran en los acidos nucleicos son anillos
heterocíclicos compuestos ademas de carbono e hidrógeno
por nitrógeno. Son de dos tipos fundamentales: las bases Purinas (por
ser derivadas de la purina, de dos anillos heterocíclicos) y las bases
Pirimidinas (por ser derivadas de la pirimidina de un solo anillo).Dichas bases
son cinco, pero en realidad solamente cuatro aparecen en el ADN. Las bases
purinas presentes son: la adenina y guanina. Y las bases pirimidinas son: la
citosina y la timina (el uracilo es característico del ARN).Sin embargo,
es útil recordar que existen dos diferencias fundamentales entre el ADN
y ARN: el ADN tiene una desoxirribosa y el ARN una ribosa. También el
ADN contiene timina y el ARN uracilo. La diferencia de las bases pirimidicas
hizo posible que los investigadores en biología celular usaran timidina
radiactiva como marcador específico del ADN, y uridina radiactiva para
el ARN.Dichas bases se hallan unidas a un monosacarido simple, la
desoxirribosa (una pentosa que se diferencia de la ribosa por la ausencia de un
grupo oxidrilo). Se une a la base por medio de su carbono 1 (el primero del ciclo), correlacionandose
con una de las moléculas de Nitrógeno de la base. La unión
del azúcar y la base forma lo que denominamos nucleósido (Ej:
Desoxiadenosína,).A la pentosa y por medio de su carbono 5 (el último
del ciclo) se une un grupo fosfato, por enlace covalente constituyendo el
nucleótido, junto al azúcar y labase.Si bien para la
constitución del ADN se unifica a un solo grupo fosfato, existen en las
células una serie de nucleótidos de singular importancia en el
metabolismo celular. Estos producen enlaces muy ricos de energía y los
di- y tri- nucleótidos como el adenosin-tri-fosfato (ATP) son los
encargados de muchos procesos metabólicos.POLINUCLEÓTIDO
Acidos nucleicos
2) Existen dos tipos de acidos nucleicos: el ARN y el ADNAcido
desoxirribonucleico o ADN: fue descubierto por el químico suizo
Friedrick Miescher en 1868. Sin embargo, esta macromolécula no
logró identificarse químicamente hasta muchos años
mas tarde, en la década del
50. Hoy sabemos que el ADN esta formado por la unión de muchos
desoxirribonucleótidos, cuya secuencia actúa como
un alfabeto molecular almacenando toda la información genética del individuo.En las
células procariontes hay una sola molécula de ADN, que suele
adoptar la forma de un circulo cerrado. En las células eucariontes, en cambio,
hay varias moléculas diferentes, con una longitud mucho mayor que la del
ADN procariótico. Por esta razón, el ADN eucariótico se
organiza de una manera mas compleja, para que pueda ser contenido en el
interior del núcleo celular.Durante mucho tiempo se hicieron
investigaciones para entender cómo estaba estructurado el esqueleto de
la molécula de ADN: aunque se conocía la composición
química de sus unidades basicas, no se comprendía
cómo se organizaban en esta importante macromolécula. Estudios
bioquímicos mostraron que los nucleótidos se unían a
través de unenlace llamado fosfodiester. En este enlace participa un
grupo OH (hidroxilo) del carbono número tres de la desoxirribosa, con el
hidroxilo del carbono cinco de la desoxirribosa del nucleótido siguiente,
actuando el fosfato como puente entre ellas.Sin embargo, solo en 1953 se
logró conocer el modelo del ADN. Ese año, James Watson y Francis
Crick, dedujeron la estructura tridimensional de la molécula de ADN
conocida como ADN-B.La investigación con respecto a la estructura del
ADN continuó, gracias al trabajo de numerosos investigadores, entre los
que destaca Richard Dickerson, quien demostró que el ADN es una
molécula dinamica, que puede adoptar diversas formas. Así,
se reconoció la existencia de otras dos ordenaciones tridimensionales,
conocidas como ADN-A y ADN-Z las cuales tienen algunas diferencias con el ADN-B
son mas anchas y al forma Z mas angosta que la B. Finalmente el
ADN-Z se enrolla hacia la izquierda, mientras que las formas A y B lo hacen
hacia la derecha.El ADN es por lo común el constituyente basico
de la cromatina (cromosoma) nuclear en las células eucariónticas,
pero también existe en pequeña cantidad en las mitocondrias y
cloroplastos. En los procariontes forma el nucloide (que a diferencia de los
eucariontes no va asociado a proteínas, es desnudo) y en los virus (DNA
virus) que lo poseen constituyen el virión o elemento infestante.Por lo
común su estructura tridimensional posee giro hacia la derecha
(ß-ADN,dextrogiro) que es la forma mas estable y ocasionalmente
posee giro ha la izquierda(z-ADN,levógiro)Acorde a las evidencias,
sólo una pequeña parte del ADN constituye genes (menos del 10 %).
Existen diferentes tipos que los podemos dividir en:-ADN de copia única
(el 57 % del total) formados por segmentos de aproximadamente 1000 pares de
nucleótidos longitud, una pequeña parte de este ADN contiene los
genes.-ADN repetitivo (20 %) son unidades de aproximadamente 300 pares de
nucleótidos que se repiten en el genoma unas 105 veces(Unidades de
repetición). Se intercalan con el ADN de copia única.-ADN
satélite (altamente repetitivo: 28 %)son unidades cortas de pares de
nucleótidos que se repiten en el genomio. Son característicos en
cada especie y pueden ser separados por centrifugación. Constituyen la
heterocromatina y no se le conoce función.Los porcentajes indicados son del hombre y el ratón, y las proporciones
serían las mismas en otras especies.Acido ribonucleico o ARN:
esta macromolécula representa alrededor del
7% del peso
de una célula. Esta constituida por largas cadenas de ribonucleotidos,
unidos por enlaces fosfodiester.El ADN y el ARN tienen diferencias. Por
ejemplo, la pentosa del
ARN es la ribosa; en el ADN es la desoxirribosa. Este hecho determina que el
ADN sea resistente al tratamiento con bases fuertes (alcalis), a
diferencia del ARN que se degrada por la acción de estas sustancias.
Otra diferencia es que el ARN es una monohebra y no una cadena doble, como ocurre en el ADN.
Finalmente, el ADN incluye las bases nitrogenada A,G,C y T; en el ARN, en
cambio, la timina es remplazada por eluracilo.Hay al menos tres tipos de ARN:
ARN mensajero:acido nucleico que contiene la información para
dirigir la síntesis de una o mas proteínas
específicas. La información se encuentra contenida en grupos de
tres nucleótidos llamados codones, los cuales determinan el
aminoacido que debe incorporarse en la proteína que se va a
sintetizar. El nombre mensajero deriva de su papel el intermediario:
actúa como
vehículo de transporte de información genética entre el
ADN y las proteínas.
ARN de transferencia:son moléculas relativamente pequeñas que
intervienen en la síntesis de proteínas, complementando la
función del ARN mensajero. Contienen entre 75 y 90 nucleóditos
dispuestos en forma de trébol. Cada ARN tiene una secuencia de tres
nucleóditos llamada anticodón. La cual resulta clave para la
síntesis de proteínas.
ARN ribosomal:es el ARN mas abundante en las células;
desempeña una función estructural como componente de un importante complejo
supramolecular llamado ribosoma. Los ribosomas, formados por proteínas y
ARN ribosomal y participan activamente en la lectura de la molécula de
ARN mensajero para sintetizar las proteínas contenidas en la secuencia
de codones del ARN mensajero.3)La similitud mas señalada entre
acidos nucleicos procariontes y eucariontes, es que comparten
sólo las estructuras: primarias y secundarias. Y discrepan totalmente en
su estructura terciaria, la cual es la forma en que se almacena el ADN en un
volumen reducido.En el caso de las bacterias (células procariontes),
contienen sólo una moléculabicatenaria (doble hélice)
circular cerrada, no asociada a proteínas, por tanto se le denomina ADN
desnudo. A pesar de no poseer proteínas asociadas, sólo tienen
proteínas que controlan la transcripción y replicación.
Para empaquetarse se pliegan como una
superhélice, que consiste en plegamiento de la doble hélice, algo
así como
un trenzamiento.Este cromosoma no se encuentra separado por ninguna membrana,
así que no presenta un núcleo verdadero u organizado, sino
sólo una zona nuclear o nucleoide, dispersa en el citoplasma. El
cromosoma procarionte generalmente esta conectado al mesosoma.No
obstante, muchas bacterias poseen también, pequeñas
moléculas de ADN circulares llamados plasmidos, que llevan
información genética, pero, la mayoría de las veces, no
resultan esenciales en la reproducción.Por su parte en las
células eucariontes, las moléculas de ADN se encuentran asociadas
a proteínas, las cuales estan organizadas en cromosomas que
suelen aparecer dispuestos en pares idénticos. Estos tipos de
proteínas pueden ser de dos tipos: histonas y proteínas
cromosómicas (no histónicas).El material genético de
ésta célula a diferencia de la procariótica se encuentra
delimitado por un núcleo.En conclusión, los acidos
nucleicos son la base química de la herencia en cualquier tipo de
célula, encontrandose al interior de cada cromosoma, siendo una
molécula única, muy larga y enrrollada que contiene secuencias
lineales de genes. Éstos encierran a su vez instrucciones codificadas
para la construcción de las moléculas de proteínas y
ARNnecesarias para producir una copia funcional de la célula.4) Hasta
Dónde Hemos LlegadoSegún la perspectiva histórica, el
Lupus de la piel, Lupus Discoide fue denominado en 184O. A fines del siglo XIX
se describió el Lupus Sistémico en aquellos pacientes que
tenían complicaciones en otros órganos diferentes de la piel.La
célula LE, primera evidencia de la presencia de autoanticuerpos en el
Lupus fue hecha en 1948, y la primera observación de anticuerpos contra
el DNA ocurrió en 1957. Sólo en 1965 los investigadores
descubrieron la presencia de inmunocomplejos formados por DNA y anti DNA, que
fue tan importante en nuestro conocimiento de los mecanismos de daño
tisular en el Lupus.Hoy en día se entiende la importancia de las
células T y las células B en el sistema inmunológico.
Estas células fueron identificadas por primera vez como subclases de linfocitos o células
blancas en 1969. El descubrimiento de las células reguladoras supresoras
y de ayuda en el sistema inmunológico, así como
el conocimiento de que estas células funcionan mediante la
secreción de ciertos factores solubles, ha sido adquirido mas
recientemente, en la década del
setenta. Al mismo tiempo los investigadores comenzaron a considerar que los
pacientes con Lupus tienen un problema en la regulación
inmunológica, hecho verificado muy recientemente.En resumen, la historia
documentada de la biología tiene mas de cuatro mil años.
Lo que se sabe del Lupus se ha aprendido en los últimos cuarenta
años y la mayor parte de ello, en los últimos quince
años.Ennuestros días, un nuevo campo llamado
psiconeuroinmunología parece estar abriéndose rapidamente.
Los científicos en el campo de la medicina estan examinando las
interacciones del sistema inmulógico, del aparato endocrino y el sistema nervioso.Sus estudios
nos dan a conocer conceptos tales como la
importancia de la disposición de animo del paciente en varias enfermedades. Se sabe
hoy en día que existen conexiones nerviosas directas entre el cerebro,
el timo y el bazo. Estudios recientes en individuos afligidos indican que la
tensión de la pena afecta la reacción del sistema inmunológico. Y en
experimentos con animales, lesiones en ciertas partes del
cerebro también tienen un efecto notable en dicho sistema.También
se ha descubierto que por lo menos algunos linfocitos tienen receptores para un
número de substancias químicas, que tanto el cerebro como el sistema endocrino usan como
medios de comunicación, tales como
estrógenos, adrenalina y endorfinas. Investigadores han demostrado que
la predisposición psicológica, en experimentos con animales,
provoca ya sea omisión o aumento en las reacciones inmunológicas,
de acuerdo con las circunstancias.Estos avances mantienen la promesa de que
rapidamente nos estamos acercando al entendimiento de cómo los
factores psicológicos y las hormonas influyen en las enfermedades como
el Lupus.PRACTICA VIA: SERVIDORES Y PROGRAMAS PARA ANALISIS DE
DNA-CHIPSYa te han hablado de las enormes posibilidades que ofrece la
tecnología de los DNA-chips y DNA-microarrays (DNA-arrays, en
general)pero si tuvieses que montar todo lo necesario para realizarlos en un
laboratorio, ¿por donde empezarías? ¿Cómo
podrías saber que hardware y que software se encuentra disponible? La
respuesta mas inmediata a estas cuestiones se encuentra en Internet; dado que
esta técnica ha surgido en pleno auge de La Red, la gran mayoría
de los centros que llevan a cabo experimentos de este tipo hacen
públicos sus resultados a través de ella.Aunque el número
de estudios basados en DNA-arrays empieza a ser considerable, los centros de
investigación capaces de realizarlos son todavía poco numerosos.
Esto es debido a que hoy en día, es muy caro contar con todo el equipamiento
necesario para llevar a cabo este tipo de experimentos y a que escasea el
personal especializado. Ante este panorama, unas pocas empresas comercializan
DNA-arrays ya fabricados o bien, los elaboran a medida para laboratorios con
requerimientos muy concretos. Así, es posible comprar chips o membranas
tapizadas de genes humanos de distintos tejidos, e incluso con el genoma
completo de Saccharomices cerevisiae, listas para ser
hibridadas.EMBRIOLOGÍASeguramente, si al pasear con el coche por el
campo se cruzase con un grupo de ovejas clónicas -o sea, exactamente
iguales genéticamente- pastando en una montaña no se daría
ni cuenta. Otra cosa muy distinta sería, por ejemplo, entrar a un
vagón de metro y encontrarse consigo mismo, con su alter ego, una
persona exactamente igual que usted. Una y otras situaciones son posibles, en
teoría, desde el momento en el que elequipo de científicos del Instituto Roslin de
Edimburgo presentó oficialmente el pasado sabado en sociedad a la
primera oveja clónica obtenida por trasplante nuclear desde un animal
adulto de seis años de edad. Todo el mundo la conoce ya. La foto de la
oveja Dolly ha dado la vuelta al mundo y ha estado apareciendo en todos los
rotativos desde hace días. Dolly nació el pasado mes de julio,
pero sus creadores, los que la fabricaron en el laboratorio, han sabido
mantenerla en secreto hasta el sabado pasado, justo el tiempo necesario
para patentar el revolucionario descubrimiento. El animal es, o parece ser,
absolutamente normal en todo salvo en la forma en la que fue concebido. Esta es
la primera vez que se logra clonar un animal adulto, lo cual va a suponer sin
duda una revolución en la biomedicina. El éxito de este
experimento científico tiene una dimensión tal y ha sido tan
inesperado, incluso para la comunidad científica, que algunos expertos
empiezan a pensar que en un futuro no muy lejano quiza se debería
cambiar el nombre que designa a un grupo de ovejas (rebaño) por el de
clon. El éxito del
equipo britanico, liderado por el doctor Ian Wilmut significa un paso de
gigante para la Ciencia. Y hay quien cree que cuando se escriban los libros de
historia en el futuro, se hablara de la segunda mitad del siglo XX como
la etapa en la que se logró la clonación de animales, del mismo
modo que ahora se conoce a la mitad del siglo XIX por la Revolución
Industrial.El logro de los científicos con la oveja Dolly que se publica
hoyen Nature nada tiene que ver con los intentos de clonar animales realizados
hasta ahora: el equipo de Wilmut ha reemplazado el material genético del
óvulo de una oveja por el DNA de otro animal adulto y, de esta manera,
se ha logrado crear una oveja -Dolly- que es un clon de un adulto. Los
experimentos anteriores para clonar animales adultos se habían limitado
a dividir los embriones en un estadio inicial, poco después de que el
óvulo es fecundado por el espermatozoide. Por eso se cree que Wilmut es
el primero que ha creado un clon utilizando el DNA de un adulto. Y es que,
hasta ahora, los científicos creían que una vez que las
células se habían diferenciado hasta convertirse en
células de un ojo, o de la piel o, en el caso del experimento de Wilmut,
del tejido mamario- su DNA ya no serviría para formar otro organismo
desde cero. Ahora, mirando hacia atras con perspectiva, parece que la
técnica de Wilkin es sencilla, pero a nadie se le había ocurrido.
Sin embargo, para entender el proceso, su importancia y las diferencias con las
técnicas anteriores, bien merece la pena repasar los pasos que han
recorrido los investigadores a lo largo de la historia en su intento de clonar animales.
La historia de la clonaciónLa palabra clon ha ido adquiriendo nuevos
usos con el tiempo. Al principio se utilizaba para designar una
población de células u organismos obtenida por
reproducción vegetativa (asexual) de una sola célula u organismo,
de modo que todos los miembros de un clon tienen la misma constitución
genética. Mas tarde,cuando la ingeniería genética
permitió multiplicar un gen o un fragmento de DNA en las bacterias, se
extendió el término a la clonación de genes. Pero, con los
animales superiores, la idea de la clonación se hacía
difícil ya que no se pueden reproducir asexualmente. Así, para
clonarlos hay que eliminar quirúrgicamente el núcleo de una
célula fecundada (cigoto) y sustituirla por el núcleo entero de
otro animal. Los primeros experimentos de este tipo se hicieron con anfibios.
Se eligieron los óvulos de rana porque esta célula es grande,
sencilla de obtener y bastante facil de manipular. Finalmente, estos
estudios obtuvieron un éxito relativo y se lograron crear ranas
clónicas, exactas unas a las otras, con la misma dotación
genética. Para ello se cogieron unos
óvulos de rana y se les quitó el núcleo. Y, por otro lado,
se extrajo el núcleo de células embrionarias todavía
totipotentes (es decir, que estaban en un estadio del desarrollo inicial desde el que
podían derivar a cualquier tipo de célula).El núcleo de
las células embrionarias se introdujo en los óvulos enucleados
(sin núcleo). O, dicho de otra forma, se trasplantó el
núcleo de las células de una rana al óvulo sin núcleo
de otra rana, y, como
resultado, se desarrollaron ranas adultas. Sin embargo, cuando se
intentó el mismo experimento con núcleos extraídos de
fases mas evolucionadas -renacuajos o ranas adultas- el experimento
falló y los embriones resultantes no llegaron a vivir mucho tiempo. Este
estudio sirvió para descubrir que algo debía ocurrir con
losnúcleos de las células donantes mas desarrolladas que
los hacía incompatibles con el citoplasma en el que eran implantados. El
nuevo núcleo era incapaz de sustituir al de la célula
embrionaria. Ese algo -la función del núcleo que lleva el
material genético con las órdenes pertinentes para estructurar el
desarrollo de un ser vivo, (para hacer, por ejemplo, que la cabeza crezca en una
parte y sólo ahí)- ha sido un gran misterio para la ciencia desde
que el doctor Spemann se lo planteó por primera vez, hace 60
años: ¿Son los núcleos celulares equivalentes? ¿Es
el genoma continuo durante el desarrollo? O, dicho de otra forma, ¿es
viable un animal si se cambia un núcleo de un animal por el
núcleo del
óvulo de otro? ¿Se pueden clonar seres adultos? En 1952 se
logró el primer éxito al clonar las ranas, pero quedaba pendiente
la duda de si sería posible dar el mismo paso con animales superiores,
con mamíferos, y, sobre todo, si sería posible implantar el
núcleo de un animal adulto en un óvulo enucleado.Así que,
los científicos se pusieron manos a la obra y lo intentaron con ratones.
Corrían los años 80. Pero el fracaso fue rotundo. Se
siguió exactamente el mismo protocolo, pero los ratones se desarrollaban
con múltiples malformaciones y no pasaban de embriones. Sin embargo,
después de esos intentos fallidos, otros experimentos con otro tipo de
mamíferos -vacas y ovejas- han resultado mas esperanzadores. Esa
es precisamente la tarea que ha ocupado la vida de los investigadores escoceses
del Instituto
de Edimburgo, creadores deDolly, desde hace décadas. El primer
mamífero que se logró clonar fue una oveja. Los núcleos
donantes, en este caso, provenían de un estado inicial del
desarrollo del
embrión (cuando la mórula, que así se llama a esta fase,
tenía sólo unas 8-16 células). También fue Wilmut y
su equipo del
Instituto de Edimburgo el que logró clonar la primera oveja. El
artículo salió en Nature el año pasado. Pero, Wilmut y sus
colaboradores han guardado un as en la manga desde el pasado julio: el estudio
del Nature de hoy muestra por primera vez que se pueden obtener animales
clónicos con el mismo procedimiento que hasta ahora pero a partir de
núcleos de embriones mas maduros. Y, lo mas importante, es
que una de las ovejas producidas por su experimento -la estrella, Dolly-
procede de una línea celular que cogió su fuente de material
genético a partir de las células de la glandula mamaria de
una oveja de seis años de edad.¿Pero qué es lo que ha
hecho viable a Dolly, y qué es lo que falló en los anteriores
intentos de trasplantar núcleos de células adultas? Parece que la
clave del éxito esta en la
compatibilidad entre el núcleo implantado y el citoplasma del óvulo
receptor. Wilmut pensó que si las células donantes estuviesen
fuera del ciclo celular, es decir, en fase G0, o, para entendernos
semi-dormidas, quizas, al implantar el núcleo en el óvulo
receptor se sincronizaría el desarrollo y se formaría un
embrión viable y sin defectos genéticos. Y así fue. Wilmut
colocó a las células en un cultivo, y manipuló su DNA
hasta dejarlo en lafase quiescente. Después, sacó el
núcleo de un óvulo que había sido extraído de otra
oveja e introdujo el material genético de la oveja adulta en el
óvulo enucleado. Cuando el material de las dos células
(citoplasma del óvulo y núcleo
de la célula del
tejido mamario) se fundió, empezó a crecer con normalidad y
Wilmut implantó el embrión en desarrollo en una tercera oveja que
hizo de madre de alquiler. Este tercer animal es el que trajo al mundo a Dolly
el pasado mes de julio. Este experimento ha demostrado que el mayor problema en
el trasplante de ovocitos era la incompatibilidad del
ciclo celular, y que al no tener esto en cuenta hasta ahora se creaban anormalidades
cromosómicas una vez que se iniciaba el desarrollo del embrión. Estos resultados tienen
una importancia radical. No sólo resuelve las dudas sobre la continuidad
del genoma
sino que se va a revolucionar el mundo de la ingeniería genética,
la manipulación de animales para convertirlos en fabricas de
farmacos, o para estudiar, por ejemplo, el envejecimiento.5)
REPLICACIÓN DEL ADNAños después de su elaboración,
el modelo de Watson y Crick recibió un fuerte apoyo experimental de
varias fuentes. Arthur Kornberg y sus colegas aislaron en 1957 la enzima de ADN
polimerasa, de bacterias. Esto cataliza la síntesis de ADN y requiere como substratos los
tritosfatos de los cuatro desoxirribonucleósidos(abreviadamente dATP,
dGTP, dCTP, y dTTP). El sistema de reacciones requiere ademas iones de
magnesio(Mg ++) y una pequeña cantidad de ADN de alto peso molecular
para quesirva de cebo o plantilla para la reacción. El producto de la
reacción es mas polímero ADN y una molécula de
desoxirribonucleótido incorporado.ADNdATP Mg+ +dGTPdCTP ADN + nPPidTTP n
ADN polimerasaEl nucleósido tritosfato ataca al 3'- hidroxilo libre de
la última desoxirribosa de la cadena y forma un enlace de éster,
liberando una molécula de pirofosfato (figura1). Cuando se titularon los
desoxirribonucleótidos tritosfatos con 14C, el polímero ADN
producido contenía 14C, dando a entender que los nucleótidos
titulados habían sido incorporados a la cadena ADN. Mediante apropiados
experimentos con los nucleótidos rotulados 14C, Kornberg pudo demostrar
que las razones de A: T y de G: C en el ADN sintetizado eran iguales a las
correspondientes razones de ADN usado como cebo.Esto sugirió que el ADN
producido es una copia de la plantilla ADN, predicha por el modelo de Watson y
Crick.Diagrama del enlace de hidrogeno entre los pares basicos de
adenina y timina (arriba)Y de guanina y citosina (abajo ) en el ADN. El par A-T
tiene dos enlaces de hidrogeno y el par G-C tiene tres.La polimerasa del ADN,
procedente de Escherichia coli usara plantilla de ADN, aislada de
cualquiera de una gran variedad de fuentes(bacterias, virus, células de
mamífero y células vegetales) y producira ADN con una
razón de nucleótidos comparable a la de la plantilla usada.
Así, la serie de nucleótidos del
producto la dicta el orden del
cebo ADN, y no a las propiedades de la polimerasa, ni a la razón de las
moléculas de substrato presentes en la mezclareactiva. Usando una enzima
mas purificada, Kornberg pudo sintetizar biológicamente, en 1968,
ADN viral activo, usando ADN viral como
cebo. El ADN producido infectaría bacterias de igual modo que los virus
'vivos'.Khorana y sus colegas sintetizaron algunos polímeros
de desoxirribonucleótidos que contienen acidos adenílico y
citidílico, y otros polímeros que contienen acidos
timidílico y guanílico alternativamente. Ninguno de estos
polímeros solo sirvió de plantilla en el sistema polimerasa de
ADN; sin embargo, una mezcla de los dos, que forma una hélice
sintética de doble tira con emparejamiento Watson y Crick ordinario de
las bases, puede servir de plantilla.La plantilla de ADN tiene dos funciones en
el sistema de polimerasa de ADN; La primera proporciona grupos 3`- H libres
para servir de extremo en el crecimiento del polímero de ADN. La segunda
plantilla de ADN proporciona información codificada. Se requiere una
molécula de doble tira porque cada tira del par sirve de plantilla para la
extensión. El polímero semejante a ADN que es producido por la
acción de la polimerasa del ADN en presencia de una plantilla de tira
doble es también de tira doble. Tiene la misma composición
basica que la plantilla de ADN. Las razones de las bases en el producto
son las predichas por el modelo Watson y Crick.
Acidos nucleicos
La síntesis de ADN se produce en las células de organismos
superiores sólo durante la interfase cuando los cromosomas estan
en su forma extendida y no son facilmente visibles. Así, si un
sistemaenzimatico similar a la polimerasa del ADN, de Kornberg, cataliza
la síntesis de ADN in vivo, debe haber cierta clase de señal
biológica que iniciara la síntesis del ADN en este momento
y la terminara en otro. Parece que la enzima, la polimerasa del ADN y
los substratos dATP, dGTP, dCTP, y dTTP estan presentes en todo momento.
La explicación mas plausible en la actualidad es que cierta clase
de cambio en la plantilla de ADN inicia la síntesis de ADN en el momento
apropiado del
ciclo celular, y luego la termina.
Acidos nucleicos
DUPLICACIÓN SEMICONSERVADORA.Durante la duplicación del ADN, se
forman dos nuevas tiras, cada una de las cuales es complementaria de las tiras
de ADN existentes en la espiral de doble tira. La espiral de doble tira se
desenrolla; una tira proporciona una plantilla para una nueva tira, y la otra
tira original proporciona una plantilla para la segunda nueva tira. Esto se
conoce como duplicación
o replicación semiconservadora: donde las dos tiras originales de ADN
son retenidas o conservadas en el producto, una en cada una de las dos
espirales hijas.
Acidos nucleicos
Importantes datos experimentales confirman la idea de que cada cromosoma
eucariótico es una sola molécula de ADN. Las moléculas de
ADN de la mosca de la fruta Drosophila, esta comprobado que tienen 2.1
cm. de longitud, precisamente la longitud del cromosoma mas largo.Para
que una célula eucariótica pueda duplicar una molécula tan
enorme durante el tiempo que toma un ciclo celular, la duplicación no
empieza simplemente en un extremode la molécula y prosigue hasta el
otro. Por el contrario, empieza a diversos niveles a todo lo largo del
cromosoma y prosigue en ambas direcciones desde el origen con ritmo
aproximadamente igual, de un micrómetro por minuto.En el experimento
clasico de Meselson y Stahl se usó nitrógeno pesado, para
distinguir moléculas 'viejas' y 'nuevas' de ADN y
proporcionar pruebas de que la duplicación del ADN se efectúa
realmente por un proceso semiconservador, por lo menos en las bacterias.
Bacterias cultivadas durante varias generaciones en un medio que
contenía nitrógeno pesado tenían ADN que fue titulado con
15N. Cuando se aisló una muestra de ADN y se centrifugó en un
tubo que contenía un gradiente de densidad de cloruro de cesio, el ADN
se recogió en un nivel del tubo que refleja su mayor densidad, debido a
la presencia de atomos de nitrógeno pesado.Las bacterias fueron
transferidas entonces del medio 15N a un medio que contenía
nitrógeno ordinario, 14N, y se dejó que se dividiera una vez
mas en este medio. Cuando se aisló y centrifugó el ADN
procedente de esta generación de bacterias, todo el ADN fue mas
ligero, con una densidad esperada si tenía la mitad de atomos de
15N que el ADN de la generación progenitora. SI la teoría de
Watson y Crick es correcta y la duplicación es semiconservadora,
podría esperarse este resultado, porque una tira del ADN de doble tira
en cada organismo sería rotulada con 15N y la otra sólo
contendría 14N.Cuando se dejó dividir estas bacterias una segunda
vez en el medio 14N, cada molécula deADN de la progenie recibió
una vez mas una tira progenitora y una nueva tira que sólo contenía
14N, y apareció como ADN ligero en la centrifugación. Las tiras
progenitoras que contienen 15N produjeron tiras complementarias que contienen
14N, que se sedimentaron por centrifugación con una densidad
característica del
estado de espiral doble mitad 15N, mitad 14N. Así, las tiras
progenitoras originales de ADN no se dispersan o dividen durante el proceso de
duplicación, sino que se conservan y pasan a la siguiente
generación de células. Cada tira de la espiral doble progenitora
es conservada en una célula hija diferente, por lo que el proceso se
denomina semiconservador.Si la duplicación de las tiras comienza al
iniciarse el desenrollamiento de las tiras, seran evidentes
moléculas de ADN en forma de Y durante el proceso de duplicación.
Esas regiones en forma de Y han sido halladas por autorradiografía de
cromosomas de Escherichia coli titulados con 3 H- timidina.Como resumen podemos
mencionar que la duplicación o replicación del ADN es un proceso
semiconservativo, es decir cada doble hélice contiene una cadena antigua
y otra recién sintetizada. En el modelo de Watson y Crick se reconoce
que las dos cadenas de ADN estan enrolladas una en la otra, como los hilos de una
cuerda ADN helicasas que recorren la hélice desenrollando las cadenas a
medida que avanzan. Luego proteínas desestabilizantes de la
hélice que impiden que se forme la doble hélice mientras se
copian las cadenas. Las topoisomerasas mantienen la estabilidadnecesaria para
cada copia.La enzima encargada de copiar los moldes de ADN o hebras es la ADN
polimerasa que agrega los nucleótidos sólo en el extremo 3`. La
enzima es la encargada de unir los nucleótidos en forma complementaria y
la cadena nueva siempre crece en el sentido 5` a 3`.
Acidos nucleicos
La ADN polimerasa sólo agrega nucleótidos al extremo 3`de una
cadena polinucleótida ya existente. Entonces al principio se
fabrica un segmento pequeño de ARN, llamado ARN cebador o ARN
primer y permite el inicio de la duplicación. Luego de esto la ADN
polimerasa agrega nucleótidos al extremo 3`de ARN cebador. Posteriormente
este ARN es degradado y su espacio ocupado por ADN.La duplicación de ADN
comienza en sitios específicos denominados orígenes de
duplicación y ambas cadenas se duplican al mismo tiempo en una
estructura con forma de Y que se conoce como horquilla de duplicación.
Una de las hebras del ADN, la 3´ a 5`, se copia con facilidad en el
sentido 5` a 3`, es la cadena continua. La otra cadena es discontinua porque se
va sintetizando en fragmentos cortos, que se denominan:Fragmentos de Okasaki:
Cada fragmento de Okasaki es iniciado por un ARN cebador. Cuando un fragmento
en crecimiento llega a otro ya sintetizado, una parte de la ADN polimerasa es
degradada al ARN cebador previo permitiendo que la ADN ligasa una los extremos
de un fragmento y otro.La mayor parte de la síntesis de ADN es bidireccional.
Una vez que se abre el ADN se forman dos horquillas de replicación.
Acidos nucleicos
6) CÓDICOGENÉTICODesde que se demostró, que las
proteínas eran producto de los genes, y que cada gen estaba formado por
fracciones de cadenas de ADN, los científicos llegaron a la
conclusión de que, debe haber un código genético, mediante
el cual, el orden de las cuatro bases nitrogenadas en el ADN, podría
determinar la secuencia de aminoacidos en la formación de polipéptidos.
En otras palabras, debe haber un proceso mediante el cual las bases
nitrogenadas transmitan la información que dicta la síntesis de
proteínas. Este proceso podría explicar cómo los genes
controlan las formas y funciones de las células, tejidos y organismos.
Como en el ADN sólo hay cuatro tipos de nucleótidos, y, sin
embargo, las proteínas se constituyen con 20 clases diferentes de
aminoacidos, el código genético no podría basarse
en que un nucleótido especificara un aminoacido. Las combinaciones
de dos nucleótidos sólo podrían especificar 16 aminoacidos
(42 = 16), de manera que el código debe estar formado por combinaciones
de tres o mas nucleótidos sucesivos. El orden de los tripletes, o
como se han
denominado, codones, podría definir el orden de los aminoacidos
en el polipéptido. Diez años después de que Watson y Crick
determinaran la estructura del ADN, el código genético fue
descifrado y verificado. Su solución dependió en gran medida de
las investigaciones llevadas a cabo sobre otro grupo de acidos
nucleicos, los acidos ribonucleicos (ARN). Se observó que la
obtención de un polipéptido a partir del ADN se producía
de forma indirecta a través de una moléculaintermedia conocida como ARN mensajero
(ARNm). Parte del ADN se desenrolla de su empaquetamiento cromosómico, y
las dos cadenas se separan en una porción de su longitud. Una de ellas
actúa como plantilla sobre la que se
forma el ARNm (con la ayuda de una enzima denominada ARN
polimerasa).Universalidad del
código genéticoTres décadas han pasado ya desde que fue
descifrado el código genético, y muchas son las proteínas,
RNAM y DNA que se han estudiado. Las pruebas son ahora abrumadoras: el
código genético es universal para practicamente todos los
seres vivos, desde la Escherichia coli al Homosapiens. UUA, por ejemplo,
codifica para el aminoacido leucina, no sólo en los procariotas,
sino también en protistas, hongos, plantas y animales. El 1
código genético, desde sus orígenes se ha mantenido
constante y es la prueba fehaciente de la unidad de todos los seres vivos.Sin
embargo, se han hallado algunas excepciones en el código genético
.La mayoría de ellas se refieren a las mitocondrias, las cuales
contienen su propio DNA, transcriben sus propios RNA y conducen la
síntesis de algunas proteínas. En algunos casos, el código
mitocondrial es distinto de los cromosomas de procariotas y eucariotas.
Acidos nucleicos
El código genético tiene una serie de características:- Es
universal, pues lo utilizan casi todos los seres vivos conocidos. Solo existen
algunas excepciones en unos pocos tripletes en bacterias.- No es ambigüo,
pues cada triplete tiene su propio significado- Todos los tripletes tienen
sentido, bien codifican unaminoacido o bien indican terminación
de lectura.- Esta degenerado, pues hay varios tripletes para un mismo aminoacido,
es decir hay codones sinónimos.- Carece de solapamiento, es decir los
tripletes no comparten bases nitrogenadas.
Es unidireccional, pues los tripletes se leen en el sentido 5´-3´.
SÍNTESIS DE PROTEÍNASLa traducción del ARNmEl ARN
mensajero es el que lleva la información para la síntesis de
proteinas , es decir, determina el orden en que se uniran los
aminoacidos.La síntesis o traducción tiene lugar en los
ribosomas del
citoplasma celular. Los aminoacidos son transportados por el ARN de
transferencia (ARNt) , específico para cada uno de ellos, y son llevados
hasta el ARN mensajero (ARNm), dónde se aparean el codón de
éste y el anticodón del ARN de transferencia, por
complementariedad de bases, y de ésta forma se situa en la
posición que les corresponde.Una vez finalizada la síntesis de
una proteína, el ARN mensajero queda libre y puede ser leído de
nuevo. De hecho, es muy frecuente que antes de que finalice una proteína
ya esta comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de ARN
mensajero, esta siendo utilizada por varios ribosomas
simultaneamente.Los ARNt desempeñan un papel central en la
síntesis de las proteínas :La síntesis proteica tiene
lugar en el ribosoma, que se arma en el citosol a partir de dos subunidades
riborrucleoproteicas provenientes del nucléolo. En el ribosoma el ARN
mensajero (ARNm) se traduce en una proteína, para lo cual se requiere
también la intervención de los ARN detransferencia (ARNt). El
trabajo de los ARNt consiste en tomar del citosol a los aminoacidos y
conducirlos al ribosoma en el orden marcado por los nucleótidos del
ARNm, que son los moldes del sistemaLa síntesis de las proteínas
comienza con la unión entre sí de dos aminoacidos y
continúa por el agregado de nuevos aminoacidos de a uno por vez
en uno extremos de la cadena.Como se sabe la clave de la traducción
reside en el código genético, compuesto por combinaciones de tres
nucleótidos consecutivos o tripletes en el ARNm. Los distintos tripletes
se relacionan específicamente con tipos de aminoacidos usados en
la síntesis de las proteínas.Cada triplete constituye un
codón: existen en total 64 codones, 61 de los cuales sirven para cifrar
aminoacidos y 3 para marcar el cese de la traducción. Tal
cantidad deriva de una relación matematica simple: los cuatro nucleótidos
(A, U, C y G)se combinan de a tres , por lo que pueden generarse 64 (43).Dado
que existen mas codones, (61) que tipos de aminoacidos (20), casi
todos pueden ser reconocidos por mas de un codón, por lo que
algunos tripletes a como
'sinónimos'. Solamente el triptófano y la metionina dos
de los aminoacidos menos frecuentes en las proteínas son
codificados, cada uno, por un solo codón.Fig. A-1. Los dibujos ilustran
cuatro de los seis codones que codifican al aminoacido leucina (Leu).
Los dos de la izquierda se aparean con un mismo anticodón, igual que el
par de codones de la derecha. Ello es posible porque la tercera base de los
codones suele ser “adaptable ”,es decir, puede establecer uniones
con una base no complementaria.Los aminoacidos se ligan por medio de
uniones peptídicas: La unión de los aminoacidos entre
sí para construir una proteína se produce de modo que el grupo
carboxilo de un aminoacido se combina con el grupo a
amínoacido siguiente, con pérdida de una molécula
de agua H2O y recordemos que esa combinación se llama unión peptídica.Cualquiera
que sea su longitud, la proteína mantiene el caracter
anfotérico de los aminoacidos aislados, ya que contiene un grupo
amino libre en uno de sus extremos y un grupo carboxilo en el otro extremo. La
proteína se sintetiza a partir de extremo que lleva el grupo amino
libre. Ello se corresponde con la dirección 5´ 3´ usada para
la traducción del ARNm, la misma con que el ADN se transcribe .Los ARNm
arribados al citoplasma se conectan con ríbosomas :Los transcriptos
primarios de los ARNm se hallan combinados con diversas proteínas, con
las que forman las nueleoproteínas heterogéneas nucleares o
RNPhn.. Los ARNm salen hacia el citoplasma por los poros de la envoltura
nuclear. Ya en el citosol, cada ARNm se combina con nuevas proteínas y
con ribosomas, lo que lo habilita para ejercer su función codificadora
durante la síntesis proteica. Entre las proteínas se encuentra la
llamada CBP, que se combina con el cap en el extremo 5´ del ARNm. Su
papel sera analizado mas adelante.Algunos ARNm se localizan en
sitios prefijados en el citoplasma, de modo que las proteínas que
codifican se sintetizan y se concentran en esos sitios.Lasmoléculas de
los ARNt adquieren una forma característica : Así la
función basica de los ARNt es alinear a los aminoacidos
siguiendo el orden de los codones para poder cumplir con sus funciones, los
ARNt ,adquieren una forma característica semejante a un trébol de
cuatro hojas .Los cuatro brazos se generan por la presencia en los ARNt de
secuencias de 3 a 5 pares de nuelcótidos complemen¬tarios, los
cuales se aparean entre sí como los nucleótidos de las dos
cadenas del ADN.En la punta de uno de los brazos confluyen los extremos 5' y
3´ del ARNt. El extremo 3´ es mas largo, de modo que
sobresale el trinucleótido CCA que fue incorporado durante el
procesamiento. Este brazo se llama aceptador porque a él se liga el
aminoacido, que se une a la A del CCA.Los tres brazos restantes poseen
en sus extremos secuencias de 7 a 8 nucleótidos no apareados, con forma
de asas, cuyas denominaciones derivan de los nucleótidos que las
caracterizan.Las etapas de la síntesis de proteínas:1) La etapa
de iniciación es regulada por proteínas citosólicas
denominadas factores de iníciación (IF), que provocan dos hechos
separados pero concurrentes , uno en el extremo 5´del ARNm y otro en la
subunidad menor del ribosomaEl primer proceso involucra al cap y a una
secuencia de nucleótidos aledaña, localizada entre el cap y el
codón de iniciación . Estas partes reconocidas por el factor
IF-4, que se liga a ellas sí al ARNm se proteína CBP . La
conexión del IF-4 con el ARNm insume energía que es provista por
un ATP.En el segundo proceso, elmetioníl-ARNt[i]met se coloca en el
sitio P de la subunidad menor del ribosoma, reacción que requiere el
factor IF-2 y la energía de un GTP. Logrados ambos acondicionamientos,
otro factor de iniciación, el IF-3, con la ayuda del IF-4 coloca el
extremo 5´ del ARNm sobre una de las caras de la unidad menor del
ribosoma, la que posee los sitios P y A. De inmediato la subunidad menor se desliza
por el ARNm y detecta al codón de AUG de iniciación, que se
coloca,¬ en el sitio P . Como
es lógico , el segundo codón del ARNm queda colocado al lado, es
decir en el sitio A. Entre tanto, el metioril-ARNt[i]met ,' ubicado en el sitio
P de la subunidad menor, se une al codón AUG de iniciación
mediante su anticodón CAU (UAC ). El acoplamiento correcto entre estos
dos tripletes es imprescindible para asegurar el encuadre normal de los
siguientes codones del ARNm en los sitios P y A del ribosoma. La etapa de
iniciación concluye cuando la subunidad menor se combina con la
subunidad mayor y se forma el ribosoma. En él se encuentran los primeros
dos codones del ARNm: en el sitio P el codón AUG de iniciación
-unido al metionilARNt[i]met- y en el sitio A el codón que le sigue.La
unión entre sí de las dos subunidades ribosómicas se
produce luego del desprendimiento del IF-2 y del IF-3, lo cual es mediado por
el factor IF-5.2) La etapa de alargamiento comienza cuando al sitio A del ribosoma
se acerca otro aminoacil-ARNtAA, compatible con el segundo codón del
ARNm, con el cual se une. La reacción es mediada por un factor de
elongación llamado EF-1 yconsume energía, que es aportada por un
GTP.Al quedar el aminoacil-ARNtAA cerca del
metionil-ARN[t]met. la metionina localizada en el sitio P, al tiempo que se
desacopla del. ARNt[i], se liga - mediante una unión peptidica - al
aminoacido ubicado en el sitio A. Se forma así un
dipeptidil-ARNt, que continúa ubicado en el sitio A. Su permanencia en
este sitio es breve.La unión peptídica es catalizada por la
subunidad mayor del ribosoma. Debe agregarse que la energía requerida
para consumar esa unión proviene de la ruptura de otra unión
química , aquella que liga al aminoacido con la adenina en el
brazo aceptador del ARNt. Como en el caso del metionil - ARNt [i]met, la
ruptura química tiene lugar siempre en el sitio P.Entre tanto, fuera del
ribosoma, esperando para ingresar, se encuentra el tercer codón del
ARNm. Aborda el ribosoma cuando el ARNm se corre tres nucleótidos en dirección
de su extremo 5´. Este proceso llamado traslocación es mediado por
el el factor de elongación EF-2 y también consume energía
ahora aportada por un GTP. Como vemos, desde el
punto de vista energetico la sintesis proteica es bastante costosa, ya que por
cada aminoacido que se incorpora se consume dos GTP y un ATP, el
último gastado durante 1a síntesis del aminoacil-ARNtAA. El corrimiento del
ARNm hace que el codón de iniciación sea desalojado del sitio P
sitio P y, por consiguiente, del ribosoma el segundo codón se mude del
sitio A al sitio P y el tercer codón ingrese en el sitio A vacante.
Lógicamente el corrimiento de los codones desplazatambién a los
ARNt , por lo que el ARNt[i] sale del ribosoma -no tarda en desprenderse del
codón de iniciación y el dipéptido pasa del sitio A al
sitio P. Mientras tanto, un tercer aminoacil-ARNtAA ingresa en le ribosoma , se
acomoda en el sitio A y su anticodón se une al tercer codón de
ARNm, otra vez por la intervención del EF-1. Debe señalarse que
el EF-1 actúa después que el EF-2 se retira del ribosoma, y viceversa. El
paso siguiente comprende la formación de una unión
peptídica entre el dipéptido y el aminoacido del tercer aminoacil
-ARNt AA. Esta unión peptídica, ahora entre e dipéptido y
el aminoacido del
tercer aminoacil-ARNtAA. Esta unión peptídica genera un
tripeptidil AARNt, que permanece en el sitio P hasta la próxima
translocación del ARNm.Los procesos citados se repiten de forma sucesiva
codón tras codón ; así , en el cuarto paso se forma un
tetrapeptidil ARNt y luego peptidil - ARNt cada vez mas largos , que se
traslocan del sitio A al P conforme se producen las uniones peptídicas.
Se calcula que se agregan a la cadena, en promedio, cinco aminoacidos
por segundo.Debido a que con cada traslocación se corren tres
nucleótidos del ARNm , su extremo 5´se aleja progresivamente del
ribosoma y su extremo 3´se acerca a él en igual medida. Cuando el
ribosoma se ha alejado del
extremo 5´del ARNm unos 90 nucleótidos, en el codón de
iniciación se acomoda un nuevo ribosoma, lo cual da inicio a la
síntesis de otra cadena proteica. Esto se repite varias veces3) La etapa
de terminación determina la conclusión de lasíntesis de la
proteína cuando el sitio A del ribosoma es abordado por el codón
de terminación del ARNm (UUA, UGA o UAG, indistintamente). Ello deja al
sitio A sin el esperado aminoacil-ARNtAA, aunque pronto es ocupado por un
factor de terminación llamado eRF (eucaryotic releasing factor), que
sabe reconocer a los tres codones de terminación. En síntesis la
terminación de la cadena polipeptídica esta
señalada por el ARNm mediante un codón que no especifica la
incorporación de ningún aminoacido. Ese codón de
terminación puede ser UUA, UGA o UAG, y sobre él no se une
ningún ARNt. En cambio, es reconocido por dos proteínas llamadas
factores de liberación (eRF). Cuando esto sucede, la proteína
terminada se libera del
último ARNt, que también se separa del ARNm. Por último
también se disocian las subunidades ribosómicas.
Acidos nucleicos
7) ANOMALÍAS GENÉTICASSon producidas como consecuencia de anomalías
hereditarias de la estructura genética. También se pueden dar por
influencias ambientales.Son mas conocidas como enfermedades cromosómicas, se
expresan por alteraciones fenotípicas múltiples y graves. La
mayoría de las alteraciones en el número de cromosomas son
letales, se expresan como
abortos. Generalmente cuanto mas grande es el cromosoma alterado o la
masa de cromatina involucrada, mas graves son los efectos en el fenotipo
del
individuo. Por eso las pocas alteraciones cromosómicas viables se
encuentran en cromosomas pequeños.Podemos clasificarlas en dos tipos:1)
Alteraciones en el número de cromosomasEstasalteraciones pueden ser del
conjunto de cromosomas completo o de un cromosoma en particular.a) Alteraciones
numéricas en estructuras completo:Poliploidía: variación
en el número de la serie haploide de cromosomas (23 en
humanos)-Triploidía: con dotación 69 XXY, 69 XXX, 69
XYY-Tetraploidía: con dotación XXXX, XXYYb) Alteraciones
numéricas en estructuras parciales.-Aneuploidía: les falta o
tienen exceso de cromosomas, pero pequeño, puesto que si les falta o les
sobra en exceso en gran cantidad, no sería viable.Este fenómeno
es debido a la no disyunción meiótica ocurrida en la primera o
segunda división meiótica.Existen aneuploidías
autosómicas y sexuales:Aneuploidías
autosómicas:Trisomía 21 o Síndrome de Down :La
trisomía 21 es la cromosomopatía mas frecuente y la
primera causa de retraso mental. Las alteraciones morfológicas del síndrome de
Down o trisomía 21 son muy características, siendo facil
el diagnóstico clínico. Estas alteraciones incluyen
hipotonía, braquicefalia, hipertelorismo, epicanto, presencia de manchas
de Brushfield, protrusión lingual, paladar ojival, entre otras. Otras
complicaciones que presentan son atresia duodenal, epilepsia, mayor
susceptibilidad a infecciones y leucemia. El retraso mental es la
complicación mas importante del síndrome. Los pacientes tienen un
coeficiente intelectual inferior a 50. El 95% de los casos de síndrome
de Down tienen una trisomía 21 regular con cariotipo 47, +21. Alrededor
del 1% de los pacientes con síndrome de Down son mosaicos, con la
coexistencia de una líneanormal de 46 cromosomas y una línea
trisómica de 47, +21. El 4% de los casos de síndrome de Down
tienen una alteración no equilibrada cuyo origen es una
translocación robertsoniana ya sea parental o de novo. Estas
translocaciones afectan principalmente los cromosomas 14, 22 y 21, que se
fusionan con el cromosoma 21. La edad materna superior a 35 años y la
existencia de antecedentes familiares y/o de cromosomopatía son
indicaciones de diagnóstico prenatal. El 95% de los casos de
síndrome de Down se deben a ausencia de disyunción
cromosómica durante la meiosis. Los marcadores polimórficos del DNA han permitido determinar
en qué progenitor se ha producido la alteración y en qué
etapa de la meiosis ha sucedido. El 80% de los casos se deben a una no
disyunción durante la primera división meiótica y el 75%
es de origen materno, guardando relación con la mayor edad de la madre.
La existencia de casos raros con trisomías muy parciales ha permitido
localizar la región q22.2-q22.3 como
la responsable directa de las alteraciones presentes en el síndrome de
Down.Trisomía 18 o Síndrome de Edwards :La incidencia de esta
alteración es de uno de cada 8.000 nacimientos, con un exceso en el sexo
femenino respecto al masculino (4:1). La incidencia real es probablemente mucho
mayor, ya que el 95% de los fetos afectos son abortados de forma
espontanea. El 90% de los afectados mueren durante el primer año.
Las malformaciones características del síndrome incluyen retraso de
crecimiento, frente ancha, occipucio prominente, micrognatia,esternón
corto y pelvis estrecha, entre otros. El aspecto de las manos es muy
característico con los dedos siempre en la misma posición. Los
pacientes presentan malformaciones renales, cardíacas y de otros
órganos. El retraso mental es muy profundo. La mayoría de los
casos se deben a una trisomía regular por no disyunción durante
la primera o la segunda división meiótica, mientras que el 10% de
los casos corresponden a mosaicismos.Trisomía 13 o Síndrome de
Patau :La incidencia se calcula entre uno de cada 4.000 a 10.000 recién
nacidos. Sólo el 10% sobrevive al año de vida. La mayoría
de los pacientes padecen ceguera, sordera y crisis epilépticas,
presentando la totalidad retraso mental muy profundo. Algunas de las
principales características son microcefalia, microftalmía,
orejas malformadas, paladar y labio hendidos y polidactilia. Las malformaciones
congénitas afectan el cerebro, los riñones y el corazón.
El 75% de los casos se deben a no disyunción meiótica y, por lo
tanto, muestran una trisomía regular con la consiguiente influencia de
la edad materna; el 20% se debe a la presencia de una translocación
robertsoniana, fundamentalmente t(13q14q) en uno de los padres, y el resto es
causado por translocaciones de novo. En alrededor del
5% de los casos existe mosaicismo.Monosomías: pérdida de un
cromosoma.Aneuploidías sexuales:Síndrome de Klinefelter, XXY :El
síndrome de Klinefelter puede definirse como
varones con hipogonadismo que poseen como
mínimo dos cromosomas X y uno Y. La incidencia es de uno de cada 1.000
varonesrecién nacidos. Es la causa mas frecuente de hipogonadismo
y esterilidad en varones (10%). En general son de elevada estatura, presentan
hipoplasia testicular y producen concentraciones bajas de testosterona, con lo
que el desarrollo de los rasgos sexuales secundarios es escaso, apareciendo
ginecomastia en el 40% de los casos. El coeficiente intelectual es algo
inferior al normal. El cariotipo es 47,XXY, siendo raras las anomalías
estructurales, y en el 10% de los casos se detectan mosaicismos. Se describen
también polisomías X (48,XXXY o 49,XXXXY) que pueden formar parte
de mosaicos con líneas normales de 46,XY o 47,XXY. El cromosoma X extra
es de origen materno en el 60% de los casos y se produce por ausencia de
disyunción en la división meiótica.Síndrome de
Turner, XO :Turner describió un síndrome en mujeres de talla baja
(130-150 cm), con disgenesia gonadal, Pterygium colli y Cubitus valgus.
Manifestaciones clínicas frecuentes son amenorrea primaria, linfedema en
las recién nacidas, coartación aórtica y acortamiento del cuarto metacarpiano.
El desarrollo intelectual es normal en la mayoría de las pacientes. Las
manifestaciones clínicas son variables debido a que el síndrome
engloba alteraciones distintas en el cariotipo, siendo la mas
típica (40-60% de los casos) la monosomía del cromosoma X (45,X). Otras alteraciones
incluyen: 46,X,i(Xq) isocromosoma de brazos largos, que supone una
monosomía para los cortos y una trisomía para los largos;
46,X,del Xp, deleción de brazos cortos; 46,X,del Xq, deleción de
brazoslargos, y otras alteraciones estructurales del cromosoma X, como un
cromosoma X en anillo 46,X,r(X), 46,X,i(Xp) isocromosoma de brazos cortos,
translocaciones del cromosoma X a un autosoma e inversiones. Los mosaicismos
son también frecuentes.2) Alteraciones estructurales :Las alteraciones
estructurales son muy variadas y sus efectos son mas complejos. Afectan
a varios cromosomas. A continuación se muestran algunas de las causas de
estas alteraciones-Delecciones:Las roturas cromosómicas pueden producir
la pérdida de parte de un cromosoma. Si la parte que se pierde es grande,
la situación es incompatible con la vida. La mayoría de las
deleciones ocurren de novo y alrededor del 15% se deben a un reordenamiento
equilibrado en uno de los padres, con lo que estas deleciones representan una
monosomía o trisomía parciales; las deleciones verdaderas constituyen
el 85% de los casos. Algunos de los fenotipos se asocian a una región
cromosómica específica; uno de los mas típicos es
el síndrome del maullido de gato, que se asocia a una deleción en
el cromosoma 5: del(5)(p15pter).-Duplicaciones: repetición de un
segmento del cromosoma.-Translocaciones:Las translocaciones recíprocas
son bastante frecuentes, calculandose que uno de cada 1.000 individuos
es portador de una translocación equilibrada recíproca, la cual
puede dar lugar, en la meiosis, a gametos duplicados o delecionados, a gametos
normales y a gametos equilibrados, iguales a los originales. Un tipo particular
de translocaciones lo constituyen las robertsonianas, cuyarelación con
los síndromes de Down y de Patau les confiere una mayor relevancia
clínica. El origen de las translocaciones esta en la
fusión céntrica de dos cromosomas acrocéntricos, de forma
que quedan los dos brazos largos unidos entre sí, mientras que los dos
cortos se pierden sin aparente repercusión clínica.-Inversiones:
cambio de orden del segmento de un cromosoma.-Cambios
robertsonianos:Fisión: fragmentación del cromosoma.Fusión:
unión de dos cromosomas acrocéntricos en uno solo.-Lugares
cromosómicos fragiles:Síndrome del cromosoma X
fragilEl síndrome del cromosoma X fragil se transmite como
un trastorno mendeliano de tipo dominante ligado al cromosoma X, con una
penetrancia incompleta (80% para varones y 30% para mujeres) y una expresividad
variable. El grado de afectación clínica es muy variable, siendo
la tríada mas característica el retraso mental, la facies
dismórfica y el macrorquidismo en varones. El nombre del síndrome se debe a que los
individuos afectos muestran una fragilidad citogenética en el cromosoma
X, en la banda Xq27.3, cuando se exponen las células a condiciones de
cultivo pobres en acido fólico. Dicho punto fragil se
denomina FRAXA (retraso mental ligado al cromosoma X fragil tipo A). La
alteración molecular responsable del síndrome del cromosoma X
fragil, afecta a un gen, al que se ha denominado FMR-1.8)1-
¿Cuales son, a tu juicio, los puntos fuertes y débiles de
cada una de la hipótesis planteadas?Una de las hipótesis plantea
al DNA como molécula precursora de todo organismo vivo, estose puede
fundamentar en el hecho de que en esta macromolécula es donde se
almacena el código genético y es la que determina la
síntesis de las enzimas proteicas necesarias para el metabolismo y
consecuentemente, para la vida. Sin embargo, no se pudo establecer qué
habría surgido primero , las proteínas o los acidos
nucleicos, ya que la existencia del
DNA es primordial pero las proteínas son las que mediante las enzimas
mantienen las reacciones metabólicas claves para la materia viva. Es
así como surgió la teoría del RNA ya que este posee la
capacidad de replicarse y ejecutar las instrucciones, o sea este hubiera
contado con capacidad de replicarse sin ayuda de proteínas y capacidad
de catalizar cada etapa de la síntesis proteica, facultades de las que
hoy carece, habría podido existir un mundo de ARN donde éste catalizara
todas las reacciones necesarias para la supervivencia y reproducción ,
contaba con la capacidad de unir aminoacidos y formar proteínas.
También se hablo de que el ARN podía autorreplicarse sin la ayuda
de proteínas, es decir, se autofragmentaba en dos y posteriormente se
volvía a unir, actuando de gen y catalizador al mismo tiempo. De esta
manera una molécula pequeña de RNA habría dirigido la
síntesis de los primeros péptidos y supuestamente estos
péptidos ayudarían que este proceso de autorreplicación se
realizara de manera mas eficiente. Es así como mas tarde el RNA sufrió
modificaciones que le permitió dirigir la síntesis de una
molécula de acidos nucleico mas activa y estable, dio
origen al ADN,molécula que en la actualidad es la principal depositaria
de la información hereditaria. Esta hipótesis es totalmente
factible bajo las bases planteadas pero en esta teoría la falla es la
incógnita del origen del ARN,¿Cómo se originó el
primer ARN?. Pues bien, acerca de este tema existen varias teorías pero
problema persiste ya que no se han podido comprobar experimentalmente, por lo
tanto no se pueden dar como ciertas.Esto se debe fundamentalmente a que la
macromolécula ARN pese a que fue recibida con mucha alegría por
los evolucionistas prebióticos porque daba esperanza de disminuir la
necesidad de fabricar proteínas en la primera célula. La misma
fue llamada 'ribozima' y probó ser incapaz de responder a la
situación debido a dos factores: ella esta muy limitada porque no es
capaz de producir los precursores de ARN por cualquier mecanismo
prebiótico considerado hasta ahora .La ribozima pretende resolver:1)
Mientras que una ribosa puede ser producida bajo las condiciones pre-bioticas
simuladas a través de la reacción de formosa, esta es un azucar
raro en los polímeros de formaldeído (mecanismo pre-biotico que
se acredita dar origen a los azucares). A demas de la prersencia de
sustancias de nitrogeno dichos aminoacidos en la mezcla de
reacción podrian prevenir la sintesis de azucares (Shapiro, 1988).2)
Cuando una ribosa es producida y condensada con una base nucleotica, tenemos
una mexcla de isomeros ópticos, y por lo tanto solo uno es relevante a
los estudios pre-bioticos.3) La polimerización de los nucleotidos
esinhibida por la incorporación de tal enantiomorfo.4) Mientras que solo
los polimeros 3'-5' ocurren en los sistemas biologicos, polimeros 5'-5' y 2'-5'
son favorecidos en las reacciones sinteticas de tipo prebiológico (Joyce
and Orgel, 1993).5) Ninguna de las 5 bases presentes en DNA/RNA son producidas
durante la oligomerización HCN en soluciones diluidas (el mecanismo
pre-biotico que se cree que dió origen a las bases
nucleotídicas). Muchas otras bases no codificadoras competirian durante
la polimerización en mayores concentraciones de HCN.Ademas de los
problemas de síntesis de los precursores y de las reacciones de
polimerización, todo el bosquejo depende en la habilidad para sintetizar
una molécula de RNA la cual es capaz de hacer una copia de si misma, una
hazaña que hasta ahora ha eludido esfuerzos extremados. La
molécula debe también realizar alguna función vital para
iniciar la fuerza de la vida. Hasta ahora toda esta conversación de un
' Mundo de RNA' permanece en nuestros deseos mejor categorizada como ficción. El
punto mas desbastador de este esquema es que no ofrece pistas de como llegar desde este bosquejo del mecanismo de las proteínas de
ADN-ARN de todas las células vivas. El hecho de que algunos
científicos deciden exhibir tal entusiasmo por este esquema, revela que
poca fe tienen en los otros escenarios del origen de la vida.2- ¿
Qué relaciones puedes establecer entre el mecanismo de
reproducción del virus del sida, cuyo material genético es
acido ribonucleico y la hipótesis del RNA?Primeramentedebemos
indicar que todos los genomas de retrovirus, de 10 Kb aproximadamente,
consisten en dos moléculas de RNA, las cuales son de cadena simple y
sentido positivo. Ademas poseen un cap en 5' y una cola de poly-A en 3'.
Los retrovirus tienen cuatro propiedades:-Son los únicos virus realmente
diploides.-Son los únicos virus RNA cuyo genoma es producido por la
maquinaria transcripcional de la célula.-Son los únicos virus
cuyo genoma requiere un tRNA para la replicación.-Son los únicos
RNA de sentido (+) cuyo genoma no funciona como mRNA directamente después de la
infección.
Acidos nucleicos
El RNA es la parte del VIH que puede hacer que se produzca mas virus.Los
RetrovirusEl Virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH) es un
'Retrovirus'. Los retrovirus son una familia de virus ARN (familia
retroviridae), capaces de integrarse ('unirse') en el genoma de la
célula (ADN de la célula) que infectan. Esta integración
la realizan en forma de ADN, y desde el genoma de la célula infectada
dirigen su replicación (multiplicación).Si los retrovirus
contienen ARN y se integran como
ADN, antes de la integración (unión) tendran que convertir
el ARN en ADN. De hecho, la propiedad fundamental de su replicación es
la transcripción inversa, es decir, la formación de ADN a partir
de ARN; de ahí la denominación de retrovirus
(retrotranscripción).Este fenómeno se produce en el citoplasma
celular por acción de la enzima viral transcriptasa inversa o
retrotranscriptasa. Cuando el ARN viral se ha convertido en un ADN ya se
encuentra encondiciones de penetrar en el núcleo celular y de integrarse
en su genoma.Cuando un retrovirus infecta a una célula huésped,
el ARN retroviral se convierte en ADN por acción de la transcriptasa
inversa. El ADN retroviral (provirus) se integra en el genoma de la
célula infectada y desde esta posición, y a través de
diversos ARN mensajeros codificados por los diferentes genes, va a dirigir la
síntesis de nuevos elementos virales. Estos elementos se ensamblan
('se unen') y abandonan la célula huésped adquiriendo
de la misma parte de la envoltura, generando un nuevo virion.Por las características
dadas de la definición del VIH podemos concluir con respecto del ARN que
en ambos tienen una ordenación codificada las cuales le da su
ordenamiento de activación, ambas se integran a las células como
ADN , la transcripción es por medio de un enzimas. Son monocatenario al
igual que el ARN . El VIH y el ARN se integra en el genoma celular lo hace de
por vida y permanecera integrado mientras la célula esté
viva.Concluimos que el VIH es capaz de revertir el sentido de flujo normal de
información genética, es decir, la que va de la molécula
de ADN a la de ARN, como ocurre en la síntesis de proteínas
común. El material genético de los retrovirus no es el ADN, si no
que es el ARN, a partir del
cual es capaz de sintetizar moléculas de ADN, mediante la acción
de una enzima que contiene el virus, llamada retrotranscriptasa. El ADN
vírico sintetizado es capaz de incorporarse en el ADN de la
células que infecta y desde allí dirigir lasoperaciones para
producir nuevos virus.Analisis de la hipótesis ARN y VIH:
Hipótesis ARN VIH
|| Intermediario de la información genética del ADN y como enzima. ||
También transmite su información genética al ADN. ||
|| Tuvo capacidades de autoduplicarse. || Es capaz de autoduplicarse ||
|| Rapido proceso de autoduplicación || Rapido proceso de
autoduplicación. ||
|| Permanece en la célula hasta su muerte || Permanece en la
célula hasta su muerte ||
3- ¿ Por qué no resulta sencilla la investigación
científica que permite evaluar la hipótesis del RNA?
La investigación científica no resulta sencilla por el hecho de
que para comprobar esta hipótesis se requiere crear un ambiente
idéntico al que generaría la macromolécula de RNA.
Hay que tomar en cuenta que todos los intentos experimentales de formar las
cadenas tanto del ADN como del ARN, en condiciones supuestamente
similares a la Tierra primitiva, han fracasado. El 'mundo pre-ARN' del que se viene
hablando en los últimos años, y que explicaría en
definitiva el comienzo de una actividad propiamente biológica, no pasa
de ser mas que un mundo complejo y enigmatico, entramado a base
de suposiciones y conjeturas de muy difícil solución.
4- ¿ Qué beneficios tiene para la sociedad conocer la
macromolécula responsable para el origen de la vida?
La cantidad de teorías existentes demuestran que el misterio del origen
de la vida sobre la Tierra, aun en el presente, con todos los adelantos en la
ciencia, sigue siendo tan difícil de entender como lo fue para los
primeros hombresque se cuestionaron sobre el tema. Sin embargo, las
investigaciones continúan y el hombre no se dara por vencido
hasta que resuelva el problema.
La aspiración de explicar de modo coherente el problema del origen de la
vida es no sólo un reto apasionante, sino también una aventura en
sí misma legítima. Pero querer hacerlo partiendo sólo de
planteamientos científicos, es, hoy por hoy -y lo ha sido a lo largo de
la historia reciente-, una de las mayores utopías que puede pretender el
hombre moderno.
El origen de la vida sigue siendo, después de todo, un misterio rodeado,
eso sí, de un buen número de fantasticos escenarios
virtuales. Es cierto, a la vez, que las investigaciones realizadas hasta la
fecha han inducido importantes avances en numerosos campos de
investigación. En este sentido, cabe esperar que la búsqueda de
los orígenes de la vida contribuya a conocerla mejor.
Su generalidad como
molécula es múltiple, pero también es una amenaza para la
sociedad.
El tratar de investigarla cada vez mas nos ha traído muchos
problemas ,como
también muchas beneficios. El conocerla nos da la posibilidad de
imaginar como
fue la combinación de nuestros progenitores, cual fue el que mas domino,
que gen recesivo participo, etc. hay tantas preguntas envase a esta
macromolécula que es muy interesante conocerla. La sociedad tiene una
gran confianza en esta macromolécula , ya que se cree que al
intervenirla o al cambiar su estructuración puede ser la solución
de las enfermedades hereditarias.
CONCLUSIÓN
La información que losprogenitores transmiten a sus descendientes se
halla en los grandes acidos nucleicos, los cuales son los
depósitos de información genética.
El ADN se localiza fundamentalmente en el núcleo (cromosomas), pero
también se le encuentra en pequeñas cantidades en mitocondrias y
cloroplastos. Y en células procariontes dispersa en el citoplasma por
carencia de núcleo.
Los acidos nucleicos estan formados por una pentosa, acido
fosfórico y bases púricas (adenina y guanina) y
pirimídicas (timina , citosina y uracilo).
En general, la información del acido desoxirribonucleico (ADN) se
transcribe en los acidos ribonucleicos (ARN), y éstos participan
en la traducción en proteínas, es decir, de la siguiente manera:
ADN ARN PROTEÍNAS
De tal manera que el ADN contiene el “original” de la
información hereditaria, y el ARN es una especie de copia de la información
que existe en el ADN. Por lo tanto, encontramos ARN formando parte de la
estructura de los organelos celulares que fabrican proteínas, los cuales
son los ribosomas.
Las anomalías genéticas hereditarias producen las llamadas
enfermedades cromosómicas, las cuales son alteraciones del código
genético, algunas veces, se deben a condiciones ambientales nocivas,
como por ejemplo habitar en zonas agrícolas, las cuales se encuentran
constantemente expuestas a pesticidas nocivos para la salud
Estructura DE LOS NUCLEOTIDOS
CARBIHIDRATOS
Los carbohidratos, también llamados glúcidos, se pueden encontrar
casi de manera exclusiva en alimentos de origen vegetal. Constituyen uno delos
tres principales grupos químicos que forman la materia organica
junto con las grasas y las proteínas.
En una alimentación equilibrada aproximadamente unos 300gr./día
de hidratos de carbono deben provenir de frutas y verduras.
Aportan 4 kcal/gramo al igual que las proteínas y son considerados macro
nutrientes energéticos al igual que las grasas. Los podemos encontrar en
una innumerable cantidad y variedad de alimentos y cumplen un rol muy
importante en el metabolismo. Por eso deben tener una muy importante presencia
de nuestra alimentación diaria.
En una alimentación variada y equilibrada aproximadamente unos
300gr./día de hidratos de carbono deben provenir de frutas y verduras,
las cuales no solo nos brindan carbohidratos, sino que también nos
aportan vitaminas, minerales y abundante cantidad de fibras vegetales.
Otros 50 a 100 gr. diarios deben ser complejos, es decir, cereales y sus
derivados. Siempre preferir a todos aquellos cereales que conservan su corteza,
los integrales. Los mismos son ricos en vitaminas del complejo B, minerales, proteínas
de origen vegetal y obviamente fibra.
La fibra debe estar siempre presente, en una cantidad de 30 gr. diarios, para
así prevenir enfermedades y trastornos de peso como la obesidad.
En todas las dietas hipocalóricas las frutas y verduras son de gran
ayuda, ya que aportan abundante cantidad de nutrientes sin demasiadas
calorías.
Funciones
Las funciones que los glúcidos cumplen en el organismo son,
energéticas, de ahorro de proteínas, regulan el metabolismo de
lasgrasas y estructural.
Energeticamente, los carbohidratos aportan 4 KCal (kilocalorías) por
gramo de peso seco. Esto es, sin considerar el contenido de agua que pueda
tener el alimento en el cual se encuentra el carbohidrato. Cubiertas las
necesidades energéticas, una pequeña parte se almacena en el
hígado y músculos como glucógeno (normalmente no
mas de 0,5% del peso del individuo), el resto se transforma en grasas y
se acumula en el organismo como tejido adiposo.Se suele recomendar que
minimamente se efectúe una ingesta diaria de 100 gramos de hidratos de
carbono para mantener los procesos metabólicos.
Ahorro de proteínas: Si el aporte de carbohidratos es insuficiente, se
utilizaran las proteínaspara fines energéticos, relegando
su función plastica.
Regulacióndel metabolismo de : En caso de ingestión deficiente de
carbohidratos, las grasas se metabolizan anormalmente acumulandose en el
organismo cuerpos cetónicos, que son productos intermedios de este
metabolismo provocando así problemas (cetosis).
Estructuralmente, los carbohidratos constituyen una porción
pequeña del peso y estructura del organismo, pero de
cualquier manera, no debe excluirse esta función de la lista, por
mínimo que sea su indispensable aporte.
Los carbohidratos simples son los monosacaridos, entre los cuales
podemos mencionar a la glucosa y la fructosa que son los responsables del sabor dulce de
muchos frutos.Con estos azúcares sencillos se debe tener cuidado ya que
tienen atractivo sabor y el organismo los absorbe rapidamente.
Suabsorción induce a que nuestro organismo secrete la hormona insulina
que estimula el apetito y favorece los depósitos de grasa. El
azúcar, la miel, el jarabe de arce (maple syrup), mermeladas, jaleas y
golosinas son hidratos de carbono simples y de facil
absorción.Otros alimentos como la leche, frutas y hortalizas los
contienen aunque distribuidos en una mayor cantidad de agua. Algo para tener en
cuenta es que los productos industriales elaborados a base de azucares
refinados es que tienen un alto aporte calórico y bajo valor nutritivo,
por lo que su consumo debe ser moderado.
Los carbohidratos complejos son los polisacaridos; formas complejas de
múltiples moléculas. Entre ellos se encuentran la celulosa que
forma la pared y el sostén de los vegetales; el almidón presente
en tubérculos como
la patata y el glucógeno en los músculos e hígado de
animales. El organismo utiliza la energía proveniente de los
carbohidratos complejos de a poco, por eso son de lenta absorción. Se
los encuentra en los panes, pastas, cereales, arroz, legumbres, maíz,
cebada, centeno, avena, etc.
Digestión de los hidratos de carbono
Para saber como es el metabolismo de los
carbohidratos, vea como
es su digestión.
Refiriéndonos a la Bioquímica elemental de los Hidratos de
Carbono, podemos decir que los carbohidratos son polihidroxicetonas o
polihidroxialdehidos y sus derivados. Para los
fines de estudio en nutrición solamente se tienen en cuenta aquellos con
cuatro o mas atomos de carbono.
Estos compuestos son extremadamente polares y se unenentre sí dando
polímeros.
INTRODUCCIÓN
En los últimos años, ha habido grandes avances en lo que respecta
a la comprensión de cómo influyen los carbohidratos en la
nutrición y la salud humana. El progreso en las investigaciones
científicas ha puesto en relieve las diversas funciones que tienen los
carbohidratos en el cuerpo y su importancia para gozar de una buena salud. De
hecho, las noticias son tan buenas, que merece la pena estudiarlos con
mas detenimiento.
CARBOHIDRATOS o HIDRATOS DE CARBONO ,son llamados también
glúcidos . Son compuestos ternarios formados por tres bioelementos
(C,H,O), son de origen vegetal y tienen sabor dulce por eso se encuentran en el
grupo de los azucares y sus derivados.
Los hidratos de carbono son importantes para los seres vivos, en especial la
glucosa, un azúcar sencillo presente en los frutos carnosos, en la
alimentación su importancia constituye en formar sustancias de reserva
en los animales (glucógeno) y en los vegetales (almidón), su
funciones de servir de combustible en los procesos metabólicos, aunque
contienen menos energía que las grasas (1 gramo de glucosa es igual a
4.1 calorías ) .Los mas sencillos se denominan MONOSACARIDOS , o
azucares simples (por ejemplo , ribosa , glucosa, galactosa, lactosa , sacarosa
), y los mas complejos reciben el nombre de POLISACARIDOS , o azucares
compuestos . Entre estos , los mas abundantes son el glicógeno, el
almidón y la celulosa , que es el material estructural fundamental de
todos los organismos vegetales.
LIPIDOS ,llamados tambiénaceites o grasas , son compuestos
organicos que forman cadenas mas o menos largas, apenas solubles en agua
, pero si en solventes organicos como
el éter , benceno , alcohol, etc.
Los lípidos desempeñan un papel importante como reserva de energía en los
animales (1 gramo de grasa es igual a 9.3 calorías ). Hay varios tipos :
Las Grasas ; estan formadas por glicerol y acidos grasos ,y
pueden ser saturadas (característica de los animales ) o no saturadas
(propias de los vegetales ). Los Fosfolipidos son lípidos que llevan un
grupo fosfato y forman las membranas celulares . Los Esteroides son otro grupo
importante ,pues constituyen ,por ejemplo, las hormonas sexuales de los
animales .
Los lípidos que forman parte de la dieta humana (grasas y aceites )
aportan energía y mejoran el sabor de los alimentos .
Uno de los fines del siguiente trabajo es aprender y valorar la importancia de
los carbohidratos y lípidos , dos de los principales compuestos que
aparecen en los materiales organicos de todos los organismos ,
aquí conoceremos su composición, función e importancia para
la vida ,esperando dejar en claro todo lo mencionado, veremos a
continuación .
DESARROLLO DEL TEMA
GLUCIDOS O CARBOHIDRATOS
Químicamente, son biomoléculas formadas por atomos de
carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) en una relación
general de 1:2:1. Los atomos de carbono estan unidos a grupos
alcohólicos o hidroxilos (-OH) y a radicales hidrógenos (-H). En
todos los glúcidos siempre hay un grupo carbonilo, es decir, un carbono
unido a un oxígenomediante un doble enlace (C=O), que puede ser un grupo
aldehído (-CHO) o un grupo cetónico (-CO-).
Biológicamente, se absorben en el intestino sin necesidad de
digestión previa, por lo que son una fuente muy rapida de
energía. Los azúcares mas complejos (disacaridos y
polisacaridos) deben ser transformados en azucares mas sencillos
(monosacaridos) para ser asimilados
Nutricionalmente, los glúcidos son considerados como
macro nutrientes por la cantidad neta del
material aportado a la dieta. Ademas de aportar la glucosa necesaria por
el organismo y fibra dietética, los glúcidos o carbohidratos
también aportan esenciales micro nutrientes como son las esenciales vitaminas y
minerales.
'Carbohidratos y lípidos'
1. FUENTE DE GLUCIDOS
Las plantas sintetizan los glúcidos o carbohidratos gracias a la
intervención del
pigmento llamado clorofila produce monosacaridos a partir de la
1. FUENTE DE GLUCIDOS
Las plantas sintetizan los glúcidos o carbohidratos gracias a la
intervención del pigmento llamado clorofila produce monosacaridos
a partir de la energía solar y de su capacidad de captación
osmótica de sus propios nutrientes. Por esta razón, los vegetales
reciben el nombre de autótrofos puesto que son capaces de transformar
materiales inorganicos en recursos organicos.
Por el contrario, los seres animales y algunos vegetales sin clorofila, como las algas y los
hongos, son heterótrofos y no pueden sintetizar material organico
a partir de materiales inorganicos, por lo que es necesario de una
alimentaciónorganica para poder realizar su transformación
vital.
'Carbohidratos y lípidos'
2. CLASIFICACION BASICA DE LOS GLUCIDOS
En función a la complejidad de su estructura molecular, tres o cuatro
categorías suele ser reconocidas:
MONOSACARIDOS: Son los glúcidos mas elementales, constituidos por
una sola molécula.
DISACARIDOS: Es la combinación de 2 azúcares simples o
monosacaridos.
OLIGOSACARIDOS: Cadena corta de azúcares. Contienen hasta 10
moléculas de monosacaridos.
POLISACARIDOS: Cadena compleja de azúcares. Contienen mas de 10
moléculas de monosacaridos y hasta miles.
Monosacaridos.
Glucosa.
Función: Aporte energético celular. La glucosa es el mas
común y abundante de los monosacaridos y constituye el mas
importante nutriente de las células del cuerpo humano. Es transportada por la
sangre y constituye el principal azúcar utilizada como fuente de energía por los tejidos
y las células. De hecho, el cerebro y el sistema nervioso solamente
utilizan glucosa para obtener energía.
Química: Lo usual es que forme parte de cadenas de almidón o
disacaridos. Pertenece al grupo los carbohidratos denominados simples o
monosacaridos. Su molécula posee 6 atomos de carbono
(hexosas), por lo que pertenece al subgrupo de las aldohexosas que son de alto
interés biológico.
Formaciones: Puede ser metabolizada a partir de la sucrosa o azúcar de
caña, de la lactosa o azúcar de la leche o de la maltosa o
azúcar de la cerveza o del sirope o de la galactosa y en general de
cualquier otro glúcido. Al polimerizarse da lugar apolisacaridos
con función energética (almidón y glucógeno) o con
función estructural, como
la celulosa de las plantas. Forma parte molecular de todos los glúcidos,
tanto de los disacaridos como
de los polisacaridos.
Alerta: Un alto nivel de glucosa puede ser señal de diabetes, con
responsabilidad de la hormona pancreatica insulina. Un bajo nivel es
llamado hypoglicemia y puede ser responsabilidad de las hormonas
glucagón o adrenalina. Ambos casos son anomalías de los niveles
testeados de este monosacarido en la sangre.
Fuentes: No suele encontrarse en los alimentos en estado libre, salvo en la
miel y en algunas frutas, especialmente uvas.
Fructosa.Función: Aporte energético celular. Glúcido
disponible de rapida absorción como fuente de energía por el
organismo.Química: Al igual que la glucosa, la fructosa pertenece al
grupo los carbohidratos denominados simples o monosacaridos. Su
molécula es una hexosa y su fórmula empírica es C6H12O6.
Pertenece al subgrupo de las cetohexosas que son de alto interés
biológico.Formaciones: Es transformada rapidamente en glucosa en
el hígado y en el intestino grueso para ser utilizada como fuente rapida de energía.
Forma parte de la sacarosa, junto con la glucosa.
Alerta: Es mucho mas dulce que el azúcar de caña.
Fuentes: Es encontrada en la mayoría de las frutas y también en
la miel y algunos vegetales. El azúcar de caña es metabolizada en
fructosa y glucosa.
Galactosa.Función: Aporte energético celular.
Química: Al igual que la glucosa, la galactosa pertenece al grupo
loscarbohidratos denominados simples o monosacaridos. Igualmente, su
molécula posee 6 atomos de carbono (hexosas), por lo que pertenece
al subgrupo de las aldohexosas que son de alto interés biológico.
Formaciones: Es convertida en glucosa en el hígado y es sintetizada en
las glandulas mamarias para producir la lactosa materna, conjuntamente
con la glucosa.
Alerta: Proviene de la leche, de la cual el organismo la aprovecha abriendo los
glúcidos en glucosa y galactosa.
Fuentes: Leche.
Disacaridos.
Sacarosa (sucrosa).
Función: Aporte energético celular.
Química: Disacarido formado por una molécula de glucosa y
otra de fructosa, mediante enlace dicarbonílico (entre 2 carbonos
anoméricos).
Formaciones: Estos azúcares pueden ser metabolizados con la
adición de moléculas de agua. La unión molecular de este
disacarido se rompe mediante la acción de un enzima llamada
sacarasa, liberandose la glucosa y la fructosa para su
asimilación directa.
Alerta: Su forma cristalizada y refinada azúcar blanca de mesa es
excesivamente utilizadada por nuestra civilización. Su uso no
sólo abarca como
endulcorante directo de las bebidas, sino su ubicuidad es omnipresente:
alimentos conservados, mayonesas, salsas, ensaladas, alimentos para
bebés, suplementos con cereales inflados, platos cocinados, etc.. El uso
de la sucrosa ha alcanzado niveles tan altos que puede catalogarse de
adictividad perniciosa biológica y socialmente (al igual que los
farmacos, el consumo es fomentado por una poderosa red de marketing de
caracter mundial). Entre losproblemas de su sobreuso se encuentra la
obesidad crónica, diabetes, problemas emocionales, debilidad funcional
de la glandula timo y pancreas, síndrome premenstrual, stress,
etc.
Fuentes: Es el componente principal del
azúcar de caña o de la remolacha azucarera. Piñas o
ananas.
Maltosa.
Función: Aporte energético celular.
Química: Disacarido formado por 2 unidades de glucosa, mediante
enlace monocarbonílico (entre 1carbono anomérico de un
monosacarido y 1 carbono no anomérico de otro
monosacarido).
Formaciones: Estos azúcares pueden ser metabolizados con la
adición de moléculas de agua. Es facilmente separables en
moléculas simples de glucosa para su rapida utilización
por el cuerpo. La maltosa puede ser obtenida a partir de los almidones. Los
almidones son desagregados en sus componentes simples mediante la enzima
amylase salivar que en la boca los convierte en dextrinas, almidones de cadena
corta, las cuales a su vez mediante la intervención de la enzima amylase
pancreatica es transformada en maltosa en el intestino grueso con el
apoyo de la enzima maltase, la que finalmente es sintetizada en glucosa en las
paredes instestinales.
Fuentes: Es obtenida por el organismo por la transformación de almidones
o féculas contenidas en muchos cereales. Cerveza.
Lactosa.
Función: Aporte energético celular.
Química: Disacarido formado por una molécula de glucosa y
otra de galactosa, mediante enlace monocarbonílico.
Formaciones: Estos azúcares pueden ser metabolizados con la
adición de moléculas de agua. Para
separarla lactosa de la leche y ser asimilada se necesita la acción de
un enzima llamada lactasa, que separa la lactosa en el instestino grueso en sus
componentes mas simples: la fructosa y la galactosa.
Alerta: Normalmente el enzima lactasa para separar la lactosa de la leche
esta presente sólo durante la lactancia, por lo es causa de que
muchas personas tengan problemas para digerir la leche especialmente de otro
origen que la materna.
Fuentes: Es el único azúcar de origen animal, el azúcar de
la leche materna.
Polisacaridos.
Almidones o féculas.
Función: Aporte energético celular. Es el polisacarido de
reserva propio de los vegetales. Aporta un mas consistente nivel de
azúcar en la sangre que los azúcares simples.
Química: Polisacaridos con enlaces a-glucosídico de muchas
uniones de glúcidos monosacaridos o glucosa.
Formaciones: Estan formados basicamente por 2 tipos de
polímeros: la amilasa, polisacarido de cadena larga esta
formada por unidades de maltosa unidas mediante enlaces (1-4), presenta
estructura helicoidal; la amilopectina, que es uno de los polisacaridos
mas comunes, es de cadena corta y ramificada, esta formada
también por unidades de maltosa unidas mediantes enlaces (1-4), con
ramificaciones en posición a(1-5). La amilasa es facilmente
separada por el enzima amilase.
Los almidones son desagregados en sus componentes simples mediante la enzima
amylase salivar que en la boca los convierte en dextrinas, almidones de cadena
corta, las cuales a su vez mediante la intervención de la enzima
amylasepancreatica es transformada en maltosa en el intestino grueso con
el apoyo de la enzima maltase, la que finalmente es sintetizada en glucosa en
las paredes instestinales.
Fuentes: Papas, cereales: trigo, arroz, maiz, legumbres, raices de vegetales.
Platanos.
Celulosa y fibras.
Función: Estos glúcidos no son digeribles, pero son necesarios
para una buena digestión, motilidad intestinal y funciones excretorias
terminales.
Química: Polisacaridos formado por la unión de muchos
glúcidos monosacaridos. La celulosa esta
constituída por unidades de b-glucosa, por lo que esta peculariedad hace
a la celulosa inatacable por los enzimas digestivos humanos, y por consiguiente
que carezca de interés nutricional.
Formaciones: La celulosa forma la pared celular de la célula vegetal.
Esta pared, constituye un verdadero estuche en el que queda encerrada la
célula y que persiste tras la muerte de ésta.
Alerta: Una dieta desprovista de fibras es causa de diverticulosis, problemas
gastrointestinales diversos, cancer de colon y de constipación o
estreñimiento, frecuentemente crónico y causa crítica de
la mayoría de las enfermedades del
ser humano. También las fibras previenen la apendicitis.
Fuentes: Salvados de trigo, avena. Manzana, Frutas cítricas, verduras
verdes y en general la piel y los envoltorios de las células de las
plantas.
Otras fibras.
Pectinas - Ligninas - Resinas
Algas - Alginate - Carrageen - Raiz de Konjar - Chitosan - Guar GUM
GLUCOGENO
Es un polisacarido propio de reserva de los animales, como el
amidón es elpolisacarido de reserva propio de los vegetales.
Es un substancia de reserva de energía que el cuerpo recurre en los
períodos en que no hay glucosa disponible (caso: entre comidas). El
glucógeno es formado en el hígado a partir de la glucosa y con el
concurso del
aminoacido alalina, y según se va necesitando es reconvertido en
glucosa, que pasa a la sangre para ser servida en los diferentes tejidos.
También el glucógeno se almacena en los músculos para
producir energía en el propio músculo en caso de requerimientos
emergentes.
RESERVAS DE GLUCOSA
El glucógeno se almacena hasta una cantidad maxima cercana a 100
gr en el hígado y unos 200 gr en los músculos. Si se alcanza ese
límite, y si el organismo no requiere inmdeiatamente mas
carbohidratos, el exceso de glucosa en la sangre, por un proceso deno inado como lipogénesis, se transforma en grasa y se
acumula en el tejido adiposo como
reserva energética de largo plazo. A diferencia de las grasas, el
glucógeno retiene mucha agua y se mantiene hinchado. Por el contrario, y
gracias al proceso llamado lipólisis, si es requerido suplementos de
energía, y las reservas de glucógenos se han consumido, el organismo
recurre a reconvertir sus acidos grasos corporales, con consecuencias de
reducción del
peso
3. La importancia de los carbohidratos
Los carbohidratos se presentan en forma de azúcares, almidones y fibras,
y son uno de los tres principales macronutrientes que aportan energía al
cuerpo humano (los otros son la grasa y las proteínas) Actualmente
esta comprobado queal menos el 55% de las calorías diarias que
ingerimos deberían provenir de los carbohidratos.
Aunque es importante mantener un equilibrio adecuado entre las calorías
que ingerimos y las que gastamos, las investigaciones científicas
sugieren que:
Una dieta que contenga un nivel óptimo de carbohidratos puede prevenir
la acumulación de grasa en el cuerpo;
El almidón y los azúcares aportan una fuente de energía de
la que se puede disponer rapidamente para el rendimiento físico;
Las fibras alimenticias, que son un tipo de carbohidratos, ayudan a que los
intestinos funcionen correctamente.
Ademas de los beneficios directos de los carbohidratos para el cuerpo,
se encuentran en numerosos alimentos, que en sí mismos aportan a la
dieta muchos otros nutrientes importantes. Por este motivo, se recomienda que
los carbohidratos provengan de diferentes alimentos, para asegurar que la dieta
general contiene los nutrientes adecuados.
También es importante recordar que los carbohidratos realzan el sabor,
la textura y la apariencia de los alimentos y hacen que la dieta sea mas
variada y agradable.
4. FUNCIONES DE LOS GLUCIDOS
Cumplen 3 funciones basicas:
La principal función es aportar energía al organismo. De todos
los nutrientes que potencialmente pueden aportar energía, son los
glúcidos los que producen la combustión mas limpia, que no
presentan residuos tóxicos como el amoníaco, que resulta de
quemar proteínas.
Una porción pequeña se emplea en construir moléculas
mas complejas, junto con grasas y las proteínas.
Otraporción se utiliza para conseguir quemar de una forma mas
limpia las proteínas y grasas que se usan como fuente de
energía.5. CONTROL METABOLICO DE LOS GLUCIDOSTodos los procesos
metabólicos en los que intervienen los glúcidos estan
controlados por el SNC (sistema nervioso central), que a través de la
insulina, hormona del pancreas, que retira la glucosa de la sangre cuando su
concentración es muy alta. Existen otras hormonas, como el
glucagón o la adrenalina, que tiene el efecto contrario. Los
diabéticos son personas que, o bien han perdido la capacidad de segregar
insulina, o las células de sus tejidos no son capaces de reconocerla.
Los diabéticos no pueden utilizar ni retirar la glucosa de la sangre,
por lo que caen facilmente en estados de desnutrición celular y
estan expuestos a multiples infecciones.
'Carbohidratos y lípidos'
6. HORMONAS INFLUYENTESUn cierto número de hormonas influyen la
producción de glucosa cuando el cuerpo, y especialmente el cerebro,
necesitan mas energía. Adicionalmente a la insulina, hormona
pancreatica, que es la principal responsable de regular los niveles de
azúcar en la sangre mediante la estimulación de la toma de
ésta en las células, existen otras muy importantes hormonas. La
epinephrine (adrenalina) estimula el proceso de uso del glucógeno e
incrementa el azucar en el torrente sanguíneo. Los esteroides
facilitan la conversión de grasas y proteínas en glucosa, y la
hormona adrenocorticotrophic (ACTH) puede interferir con la actividad de la
insulina. El glucagon es producido enel pancreas y puede incrementar la
absorción intestinal de la glucosa, estimulando su metabolismo.7.
NECESIDADES DIARIAS DE GLUCIDOSLos glúcidos o carbohidratos deben
aportar el 55% o 60% de las calorías de la dieta diaria. Es recomendado
una cantidad mínima de 100 gr/día, para evitar una
combustíon inadeacuada de las proteínas y las grasas, y
así evitar la producción de amoníaco y cuerpos
cetónicos en la sangre, y pérdida de proteínas
estructurales del propio cuerpo. La cantidad maxima de glúcidos
que podemos ingerir estaría limitado por su valor calórico y
nuestras necesidades energéticas. Sin embargo, nuestra actual
civilización ha desarrollado, en la practica, respecto a los
carbohidratos, una marcada adicción de las personas a los
glúcidos llamados los carbo-adictos, con desarrollo de
características obesidad, trastornos emocionales, incluyendo
carbohidrato depresión con sobre-indulgencia al consumo de estos
macronutrientes.El Dr. Elson M. Haas recomienda que la dieta ideal para
mantener la salud de los adultos debería converger hacia la
relación de: 60% - 70% de carbohidratos, 15% - 25% de grasas y 15% - 20%
de proteínas, entendiendo que entre ellas se encontraran las
esenciales vitaminas y minerales, y todo lo cual de origen natural. Obviamente
estas proporciones cambian conforme a otras externalidades, mas alla de
la edad y sexo, como el nivel de actividad y ejercicios que pueden reducir la
cantidad de glucosa en la sangre por incrementos producidos en los tejidos y en
las otras células.8. TRANSTORNOS DELMETABOLISMO DE LOS GLUCIDOSLos
principalen transtornos incluyen: Diabetes mellitus, la galactosemia (problemas
de almacenamiento de glocógeno), la intolerancia a la fructosa y la
intolerancia a la glucosa. Si existen deficiencias de las enzimas que degradan
a los azúcares (invertasa, lactasa y maltasa) en el intestino puede
producirse diarreas y malabsorción.Excesos de carbohidratos y alimentos
refinados, causan obesidad, trastornos gastrointestinales, caries dentales,
diabetes y cancer.Si existe un bajo ingreso de glúcidos en la dieta, los
aminoacidos y lípidos son metabolizados para proporcionar la
energía deficitaria y convertirlos en glucógeno. Cuando se
desgradan lípidos, puede aparecer cetosis, y cuando se desgradan
proteínas, se forma úrea que necesitara el ingreso de agua
adicional para su excreción. Si se eliminan por completo los
glúcidos de la dieta, se producen síntomas de inanición
como deshidratación, fatiga y pérdidas de proteínas
corporales.9. Los carbohidratos en el cuerpoLa función principal de los
carbohidratos es aportar energía, pero también tienen un papel
importante en:
La estructura de los órganos del cuerpo y las neuronas.
La definición de la identidad biológica de una persona, como por
ejemplo su grupo sanguíneo.
LípidosLos lípidos son biomoléculas organicas
formadas basicamente por carbono e hidrógeno y generalmente
también oxígeno; pero en porcentajes mucho mas bajos.
Ademas pueden contener también fósforo, nitrógeno y
azufre .Es un grupo de sustancias muy heterogéneas que sólo
tienen encomún estas dos características:
Son insolubles en agua
Son solubles en disolventes organicos, como éter, cloroformo,
benceno, etc.
Clasificación de los lípidosLos lípidos se clasifican en
dos grupos, atendiendo a que posean en su composición acidos
grasos (Lípidos saponificables) o no lo posean ( Lípidos
insaponificables ).
Lípidos saponificables
Simples
Acilglicéridos
Céridos
Complejos
Fosfolípidos
Glucolípidos
Lípidos insaponificables
Terpenos
Esteroides
Prostaglandinas
Lípidos saponificables
Lípidos simples
Son lípidos saponificables en cuya composición química
sólo intervienen carbono, hidrógeno y
oxígeno.AcilglicéridosSon lípidos simples formados por la
esterificación de una,dos o tres moléculas de acidos
grasos con una molécula de glicerina. También reciben el nombre
de glicéridos o grasas simples
'Carbohidratos y lípidos'
+Según el número de acidos grasos, se distinguen tres
tipos de estos lípidos:
los monoglicéridos, que contienen una molécula de acido
graso
los diglicéridos, con dos moléculas de acidos grasos
los triglicéridos, con tres moléculas de acidos grasos.
Los acilglicéridos frente a bases dan lugar a reacciones de saponificación
en la que se producen moléculas de jabón.CerasLas ceras son
ésteres de acidos grasos de cadena larga, con alcoholes
también de cadena larga. En general son sólidas y totalmente
insolubles en agua. Todas las funciones que realizan estan relacionadas
con su impermeabilidad al agua y con su consistencia firme. Así las
plumas, el pelo , lapiel,las hojas, frutos, estan cubiertas de una capa
cérea protectora.Una de las ceras mas conocidas es la que
segregan las abejas para confeccionar su panal.
Lípidos complejos
Son lípidos saponificables en cuya estructura molecular ademas de
carbono, hidrógeno y oxígeno, hay también
nitrógeno,fósforo, azufre o un glúcido.Son las principales
moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de la membrana,
por lo que también se llaman lípidos de membrana. Son
tammbién moléculas anfipaticas. FosfolípidosSe
caracterizan pr presentar un acido ortofosfórico en su zona
polar. Son las moléculas mas abundantes de la membrana
citoplasmatica.Algunos ejemplos de fosfolípidos
'Carbohidratos y lípidos'
'Carbohidratos y lípidos'
'Carbohidratos y lípidos'
GlucolípidosSon lípidos complejos que se caracterizan por poseer
un glúcido. Se encuentran formando parte de las bicapas lipídicas
de las membranas de todas las células, especialmente de las neuronas. Se
sitúan en la cara externa de la membrana celular, en donde realizan una
función de relación celular, siendo receptores de
moléculas externas que daran lugar a respuestas celulares.
Lípidos insaponificables
TerpenosSon moléculas lineales o cíclicas que cumplen funciones
muy variadas, entre los que se pueden citar:
Esencias vegetales como el mentol, el geraniol, limoneno, alcanfor,
eucaliptol,vainillina.
Vitaminas, como la vit.A, vit. E, vit.K.
Pigmentos vegetales, como la carotina y la xantofila.
EsteroidesLos esteroides son lípidos que derivan del esterano.Comprenden
dos grandes grupos de sustancias:
Esteroles: Como el colesterol y las vitaminas D.
Hormonas esteroideas: Como las hormonas suprarrenales y las hormonas sexuales.
COLESTEROL
||
'Carbohidratos y lípidos'
|| || El colesterol forma parte estructural de las membranas a las que confiere
estabilidad. Es la molécula base que sirve para la síntesis de
casi todos los esteroides ||
HORMONAS SEXUALES
||
'Carbohidratos y lípidos'
Entre las hormonas sexuales se encuentran la progesterona que prepara los
órganos sexuales femeninos para la gestación y la testosterona
responsable de los caracteres sexuales masculinos. ||
HORMONAS SUPRARRENALES
||
'Carbohidratos y lípidos'
|| || Entre las hormonas suprarrenales se encuentra la cortisona, que
actúa en el metabolismo de los glúcidos, regulando la
síntesis de glucógeno. ||
Prostaglandinas
Las prostaglandinas son lípidos cuya molécula basica
esta constituída por 20 atomos de carbono que forman un
anillo ciclopentano y dos cadenas alifaticas.
'Carbohidratos y lípidos'
Las funciones son diversas. Entre ellas destaca la producción de
sustancias que regulan la coagulación de la sangre y cierre de las
heridas; la aparición de la fiebre como defensa de las infecciones; la
reducción de la secreción de jugos gastricos.
Funcionan como hormonas locales.
Funciones de los lípidosLos lípidos desempeñan cuatro
tipos de funciones:
Función de reserva. Son la principal reserva energética del
organismo.Un gramo de grasa produce 9'4 kilocalorías en lasreacciones
metabólicas de oxidación, mientras que proteínas y
glúcidos sólo producen 4'1 kilocaloría/gr.
Función estructural. Forman las bicapas lipídicas de las
membranas. Recubren órganos y le dan consistencia, o protegen
mecanicamente como el tejido adiposo de piés y manos.
Función biocatalizadora. En este papel los lípidos favorecen o
facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos.
Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas
y las prostaglandinas.
Función transportadora. El tranporte de lípidos desde el
intestino hasta su lugar de destino se raliza mediante su emulsión
gracias a los acidos biliares y a los
proteolípidos.Reacción de saponificaciónSaponificación.Es
una reacción típica de los acidos grasos, en la cual
reaccionan con alcalis y dan lugar a una sal de acido graso, que
se denomina jabón.Las moléculas de jabón presentan
simultaneamente una zona lipófila o hifrófoba, que rehuye
el contacto con el agua, y una zona hidrófila o polar, que se orienta
hacia ella, lo que se denomina comportamiento anfipatico.Reacción
de esterificaciónEsterificación. Un acido graso se une a
un alcohol mediante un enlace covalente, formando un éster y
liberandose una molécula de agua
'Carbohidratos y lípidos'
Acidos grasos
Los acidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena
hidrocarbonada de tipo lineal, y con un número par de atomos de
carbono. Tienen en un extremo de la cadena un grupo carboxilo (-COOH).
'Carbohidratos y lípidos'
Se conocen unos 70 acidosgrasos que se pueden clasificar en dos grupos :
Los acidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples entre los
atomos de carbono. Son ejemplos de este tipo de acidos el
mirístico (14C);el palmítico (16C) y el estearico (18C) .
Los acidos grasos insaturados tienen uno o varios enlaces dobles en su
cadena y sus moléculas presentan codos, con cambios de dirección
en los lugares dónde aparece un doble enlace. Son ejemplos el
oléico (18C, un doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles
enlaces).
'Carbohidratos y lípidos'
Propiedades de los acidos grasos
Solubilidad. Los acidos grasos poseen una zona hidrófila, el
grupo carboxilo (-COOH) y una zona lipófila, la cadena hidrocarbonada
que presenta grupos metileno (-CH2-) y grupos metilo (-CH3) terminales.Por eso
las moléculas de los acidos grasos son anfipaticas, pues
por una parte, la cadena alifatica es apolar y por tanto, soluble en
disolventes organicos (lipófila), y por otra, el grupo carboxilo
es polar y soluble en agua (hidrófilo).
Desde el punto de vista químico, los acidos grasos son capaces de
formar enlaces éster con los grupos alcohol de otras
moléculas.Cuando estos enlaces se hidrolizan con un alcali, se
rompen y se obtienen las sales de los acidos grasos correspondientes,
denominados jabones, mediante un proceso denominado saponificación.
'Carbohidratos y lípidos'
Conclusiones
Los carbohidratos y lípidos son biomoléculas organicas que
forman parte de la materia viva.
Los glúcidos o carbohidratos son principios inmediatos
organicosconstituidos por carbono, oxigeno e hidrógeno, y cuya
fórmula general es Cn H2n On, donde el “n” representa el
numero de atomos.
Los disacaridos mas importantes son : la sacarosa, la maltosa, la
lactosa y la trehalosa.
Mas del 50% del total de material organico en el mundo lo constituye la
celulosa (polisacarido),
Los lípidos son principios inmediatos organicos constituidos
siempre por carbono, hidrógeno y, en menor proporción, oxigeno.
Los lípidos son insolubles en agua y en otros disolventes polares, pero
son solubles en disolventes organicos como la acetona, el éter,
el benceno, la gasolina, etc.
Los lípidos son una fuente potencial de energía, que proporcionan
mas del doble de calorías que el peso equivalente de carbohidratos o
proteinas.
El colesterol es importante biológicamente ya que es clave para la
síntesis de otros esteroides.
GLOSARIO
ADIPOSO: Adjetivo de grasiento.
ALDEHIDO: m. Quím. Cada uno de los componentes que se obtienen de la
oxidación de ciertos alcoholes. Úsanse en la industria como
reductores.
BIOMOLECULAS: Organizaciones moleculares que se integran al materia viva
CETONAS: Nombre genérico de los compuestos que contienen en su
molécula el radical carbonilo unido a dos radicales carbonados.
ESPERMACETI: De algunos cetaceos y se utiliza en la fabricación
de velas.
ÉSTER: Compuesto químico producto de la reacción entre un
acido y un alcohol con eliminación del agua.
GLUCEMIA: Presencia de azúcar en la sangre.
HIDRÓFILO: La materia que tiene la propiedad de absorber el agua con
granfacilidad.
LIPASAS: Enzimas que desdoblan las grasas en glicerina y acidos grasos
LIPEMIA: Presencia de lípidos o grasas en la sangre
LIPÓLISIS: Proceso digestivo que descompone los lípidos alimentos
en acidos grasosos.
.
PIRUVICO: Acido propanoico, el mas simple de los acidos
cetónicos.
POLIMERO: Aplicase a los cuerpos que con igual composición
química tienen pesos moleculares múltiples unos de otros.
SOLVENTE: Adj. Que resuelve o desata.m. Quím. hidrocarburo del
petróleo, como el benzol, etc, o de vegetales, como el aguarras,
que tiene la propiedad de disolver las grasas, aceite y resinas, y es muy usado
en la industria.
BIBLIOGRAFÍA
Libros://
Santillana.1995. Biología. Editorial. De Santillana,S.A.
Lima-Perú. 207pp.
Océano. 1986. El mundo de la biología, volumen I. Editorial
Plancton,S.A. Barcelona-España. 100pp.
Paredes , A . J . 2001.Biología Siglo XXI . Editorial San Marcos .Lima
-Perú.269 pp.
Sanchez , S.1991 . Elementos de Biología .Editorial Brasa , S.A.
Lima - Perú . 278 pp.
Diccionario:
Sopena. Diccionario Enciclopédico Manual Sopena, III tomos. Editorial
Ramón Sopena,S.A. Barcelona-España. 1978. 2568pp.
Ballus, P.Enciclopedia Tutor. 2 edición . Editorial Columbia , S.A.
Cali-Colombia. 2001.1056pp.
Textos electrónicos:
Google. Principios basicos sobre carbohidratos. (en línea). 2004.
(citado abril 2004). Disponible en :
www.eufic.org/sp/quickfacts/carbohidratos.htm#01
https://www.youtube.com/watch?v=_0dy91k6fLg
Google. Carbohidratos. (en línea). 2001. (citado abril 2004).Disponible
en geocities.com/iesnchile/glucidos.html
Terra. Lípidos.(en línea) . 2004 (citado mayo 2004 ). Disponible
en : zonaperfecta.com.mx/ Zona_Magazine_Salud_1.htm
Altavista . carbohidratos en el cuerpo.(en línea). 2004 (citado mayo
2004 ). Disponible en : es.altavista.com/web/results?q=lipidos&kgs=1&kls=0//
BIOQUIMICA ORGANICA (CONCEPTOS DE BIOQUIMICA ORGANICA E HIBRIDACION)
La Química Organica o Química del carbono es la rama de la
química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen
carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno,
también conocidos como compuestos organicos. Friedrich
Wöhler y Archibald Scott Couper son conocidos como los 'padres'
de la química organica.
Wikipedia.com
CONCEPTO:
Es la ciencia que estudia la estructura y propiedades de los com-
puestos del carbono que constituyen principalmente la materia viva, su
aplicación
a la industria y al desarrollo tecnológico.
Es llamada tambien Química de los Compuestos del Carbono,
en esta rama de la Química se exceptuan a los compuestos: CARBONATOS,
FERRICIANUROS, etc. que contienen carbono pero forman parte de la
Química
Inorganica.
GENERALIDADES:
Antiguamente la química se dividia en inorganica o mineral y en
organica,deno-
minada asi porque se encargaba del estudio de los compuestos elaborados dentro
de los organismos vivientes. Para lo cual se necesitaba de una fuerza vital.
En 1826 el químico aleman Federich Wholer elaboro el primer
compuesto orga-
nico artificialmente que fue la úrea a partirde compuestos
inorganicos.
Los compuestos Organicos estan formados por:
*Elementos Organógenos: C, H, O, N.
Elementos Secundarios : F, I, P, S, Ca, Na, As, Fe, etc.
Los compuestos organicos en solución acuosa se ionizan muy
debilmente.
Según el numero de elementos primordiales los compuestos
organicos pueden
ser : Binarios, Terciarios , Cuaternarios.
Presentan el fenomeno de la isomeria es decir la misma formula global repre -
senta varios compuestos.
CLASIFICACION DE LA QUIMICA ORGANICA:
HIDROCARBUROS: ALCANOS ALQUENOS ALQUINOS
FUNCIONES OXIGENADAS: ALCOHOL,ETER, ALDEHIDO,CETONA,ESTER,
AC. CARBOXILICO,JABON
FUNCIONES NITROGENADAS: AMINA,AMIDA,NITRILO,IMINA,AMINOACIDO
PROPIEDADES DEL ATOMO DEL CARBONO:
PROPIEDADES FISICAS:
El carbono existe en dos formas Alotrópicas : el grafito y el
diamante (estado puro).Ambos son cristalinos y los atomos estan
enlazados fuertemente covalentes.
* El grafito es blando de color gris, punto de fusión elevado, bu-
en conductor de la electricidad y posee brillo metalico.
Debido a que la unión entre los diversos planos es debil, el gra-
fito es una masa blanda lo que permite a las capas adyacentes deslizarse una
sobre otra ello hace que el grafito es un buen lubricante.
El punto de fusión elevado se explica por el fuerte enlace existente
entre los atomos del mismo plano lo que motiva que se precise elevada
energía para desordenarlos. La conductividad eléctrica y brillo
metalico se explican
por el cuarto electrón semisuelto que puede saltar de un atomo a
otro .Se utiliza como electrodos inertes en pilas o celdas galvanicas.
* El diamante presenta diversas variedades, conocido por su
dureza(10 en la escala de Mohs), y punto de fusion elevado : 3 500°C, se
emplean
para cortar metales en la cuchilla de los tornos, taladros,etc. y diamantes
transpa-
rentes que se emplean como piedras preciosas de gran valor monetario; es mal
conductor de la electricidad.
Carbones Natural y Artificial:
I. NATURAL:
Los carbones que se encuentran en la naturaleza proceden de proce-
sos de carbonización de vegetales que quedaron enterrados al producirse
cataclis-
mo siendo sometidos en estas condiciones a presiones y temperaturas elevadas y
procesos fermentativos aneróbicos.
Todos ellos tienen estructura amorfa y son: antracita,hulla,
lignita, turba.
II. ARTIFICIAL:
Se obtiene por la intervención del hombre.
Carbón de Coke: Es una de las materias basicas en el proceso de
obtención de hie-
rro queda como residuo sólido en la destilación de la hulla en
ausencia de aire.
Carbón Vegetal: De la combustión de la materia es muy poroso por
lo cual posee
propiedades absorventes de gases. En forma de laminas se utiliza en las
mascaras
antigas tambien absorve sust. en disolución coloidal y se utiliza para
retener el ben
ceno del gas de alumbrado.
Carbón Animal o de huesos: Se produce en la carbonización de
huesos de animales
en ausencia de aire. Esta constituido de fosfato de calcio con 10% C , tiene
gran
poder absorvente y se emplea para decolorar disoluciones por ebullición
enpeque-
ñas porciones.
Negro de humo: Tambien llamado hollin se obtiene por la combustión
incompleta
de sustancias organicas ; es deficiente la cantidad de oxigeno por lo
que en la industria se obtiene el negro de humo mediante la combustión
incompleta del gas
natural que contiene metano.El negro de humo se emplea en la fabricación
de tinta china cintas para maquina de escribir ,etc.
Carbón de Retorta: Es el carbón que queda incrustado en las
paredes de las retortas de material refractario donde se realiza la
destilación de la hulla; es un
carbón muy duro conductor del calor y la electricidad que se usa para
construir
electrodos de aparatos eléctricos.
PROPIEDADES QUIMICAS :
LA COVALENCIA: Esta propiedad consiste en que los 4 orbitales hibridos son de
igual intensidad de energia y por lo tanto sus 4 enlaces del carbono son
iguales
y de igual clase. Esto significa que el carbono ejerce la misma fuerza de
unión por sus 4 enlaces , un buen ejemplo seria el del metano.
En el metano los 4 hidrogenos son atraidos por el carbono con la misma fuerza
ya que sus 4 enlaces son de la misma clase.
LA TETRAVALENCIA: En 1857 postulo Friedrich Kekulé la tetravalencia en
su teoria estructural dicha propiedad del atomo de carbono como dice Mourey, es
la guia mas segura en la edificación de la quimica organica por
lo tanto se acepta que el carbono se manifiesta siempre como tetravalente y sus
enlaces son covalentes e iguales entre si.
El carbono en el estado basal tiene dos electrones en el subnivel 2s y dos
elctronesen el subnivel 2p.
De acuerdo a la configuración electronica que describimos de-
beriamos esperar que el carbono se comporte como divalente puesto que tiene 2
orbitales o electrones sin aparear . Este hecho se explica con la
hibridación que
a seguir voy a explicar.
LA HIBRIDACION: Es la función de orbitales de diferentes energias del
mismo nivel pero de diferente subnivel , resultando orbitales de energía
constante y de igual forma :por ejemlpo. la configuración
electrónica del boro debido a sus conglomerados atomicos tiende a
excitarse y como consecuencia se obtiene el fenómeno de
hibridación. debido al traslado de un electron 2s al reempe 2p luego
de esto se origina un reacomodo energético formando 3 orbitales hibridos
sp²
quedando un orbital 2p puro.
LA AUTOSATURACION: Esta propiedad se define como la capacidad del atomo de
carbono para compartir sus electrones de valencia consigo mismo formando
cadenas carbonadas , esta propiedad es fundamental en el carbono y lo
diferencia
de los demas elmentos quimicos . Al compartir sus electrones con otros atomos
de
carbono puede originar enlaces simples , dobles, o triples de tal manera que
cada enlace representa un par covalente y comparten dos y tres pares de
electrones.
DIFERENCIAS ENTRE COMPUESTOS ORGANICOS E INORGANICOS:
Compuestos Organicos:
Esta formado principalmente por : C, H, O, N
El numero de compuestos organicos excede considerablemente al
número de compuestos inorganicos .
Entre los compuestos organicos prevalece el enlace covalente.
Loscompuestos organicos son generalmente insolubles en agua debido a su
baja polaridad.
Los compuestos organicos son sensibles al calor, es decir, se
descomponen
facilmente.
* Los cuerpos organicos reaccionan entre si lentamente debido al enlace
covalente.
* Las sustancias organicas al disolverse no se ionizan, por lo tanto sus
moléculas no conducen a la electricidad.
* Los cuerpos organicos son inestables aún a bajas temperaturas
frente al calor y la luz.
Compuestos Inorganicos:
Estan constituidos por atomo de cualquier elemento.
Resisten a la acción del calor.
Los compuestos inorganicos prevalece el enlace ionico.
Los compuestos inorganicos son solubles al agua debido a su elevada
polaridad
pero insolubles en disolventes organicos.
Los compuetos cuando se encuentran en solución son buenos conductores
del calor y la electricidad.
Los compuestos inorganicos poseen reacciones instantaneas.
Las moléculas inorganicas son menos complejas que los compuestos
de carbo-
no, debido a su bajo peso molecular.
Los compuestos inorganicos son estables a las condiciones de
temperaturas
altas.
HIDROCARBUROS:
CONCEPTO: Los hidrocarburos constituyen la función fundamental de la
quimica organica por la cual se le llama tambien Función Madre o
Soporte ,
debido a que los demas compuestos organicos se consideran derivados de
esta función. Los hidrocarburos son compuestos organicos binarios
formados por atomos de carbono e hidrógeno , se podria decir que
constituye la fun-
ción quimica mas importante.
Loshidrocarburos presentan dos tipos de reacciones:
Combustión completa (exceso de oxigeno)
Combustión incompleta (deficiencia de oxigeno)
CLASIFICACION:
Alifaticos: La cual a su vez se subdivide en :
H.C. Saturados: Alcanos.
H.C. No Saturados: Alquenos, Alquinos, Dienos, Trienos, Diinos, etc.
Ciclo Alifaticos: Ciclo alcano, ciclo alqueno, ciclo alquino, etc.
Aromaticos: Alquibencenos o arenos.
INTRODUCCION
En los órganos de los animales , plantas se elaboran u sin nú-
mero de sustancias químicas como son los glúcidos ,
lípidos , albúminas,etc. cuyo
estudio junto con los hidrocarburos, y sus derivados constituyen parte de la
química llamada organica; el caracter dominante de estos
compuestos es conte-
ner uno o mas atomos de carbono.
Hasta principios del siglo pasado se creyó que los compuestos
organicos solo se podian formar en los organismos vivos mediante la
fuerza vital considerandose imposible, de ahí el mérito de de
Friedrich Wholer fue eliminar esta vieja creencia.
La verdadera naturaleza de los compuestos organicos no fue
comprendida hasta 1828 en que este aleman logro la primera preparación
de un comp. organico en tubo de prueba a partir de los comp. inorganicos sin la
intervención de una célula viva: la sintesis de la úrea ,
componente de la orina
producto del metabolismo animal, Wholer obtuvo la úrea a partir del
cianato de amonio haciendo reaccionar el sulfato de amonio con cianato de
potasio.
La sintesis de la úrea dio paso para obtener un gran numero de
compuestos organicos a partir de loscompuestos inorganicos
demostrando principalmente que ambos compuestos obedecen a las mismas leyes
generales de
la Química.
Rincondelvago.com
La mas sencilla: es una rama de la química que se encarga de
estudiar los compuestos del carbono, sus derivados y todos los procesos que
involucren sus reacciones. A los compuestos organicos se les
denominó así porque se creía que éstos solo eran
sintetizados durante los procesos metabólicos de los organismos vivos;
teoría esta que fué derrumbada por Hermann Kolbe al obtener
acido acético sin la ayuda de un sistema viviente, o sea en el
laboratorio, haciendo reaccionar zinc con acido cloroacético
https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20060911151547AAuWSg2
De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a navegación, búsqueda
La hibridación del carbono consiste en un reacomodo de electrones del
mismo nivel de energía (orbital s) al orbital p del mismo nivel de
energía. Esto es con el fin de que el orbital p tenga 1 electrón
en 'x', uno en 'y' y uno en 'z' para formar la
tetravalencia del carbono. Se debe tomar en cuenta que los únicos
orbitales con los cuales trabaja el Carbono son los orbitales 's' y
'p
Características
El carbono tiene un número atómico 6 y número de masa 12;
en su núcleo tiene 6 protones y 6 neutrones y esta rodeado por 6
electrones, distribuidos de la siguiente manera:
Dos en el nivel 1s
Dos en el nivel 2s
Dos en el nivel 2p
La hibridación del carbono consiste en un reacomodo de electrones del
mismo nivel de energía (orbital s) alorbital p del mismo nivel de
energía. Esto es con el fin de que el orbital p tenga 1 electrón
en 'x', uno en 'y' y uno en 'z' para formar la
tetravalencia del carbono. Se debe tomar en cuenta que los únicos
orbitales con los cuales trabaja el Carbono son los orbitales 's' y
'p'.
Contenido* 1 Características
2 Estado basal y estado excitado
3 Hibridación sp³ (enlace simple C-C)
4 Hibridación sp² (enlace doble C=C)
5 Hibridación sp (enlace triple C≡C)
6 Conclusión
7 Véase también
características
El carbono tiene un número atómico 6 y número de masa 12;
en su núcleo tiene 6 protones y 6 neutrones y esta rodeado por 6
electrones, distribuidos de la siguiente manera:
Dos en el nivel 1s
Dos en el nivel 2s
Dos en el nivel 2p
Estado basal y estado excitado
Su configuración electrónica en su estado natural es:
1s² 2s² 2px¹ 2py¹ 2pz (estado basal).
Se ha observado que en los compuestos organicos el carbono es
tetravalente, es decir, que puede formar 4 enlaces.
Cuando este atomo recibe una excitación externa, uno de los
electrones del orbital 2s se excita al orbital 2pz , y se obtiene un estado
excitado del atomo de carbono:
1s² 2s¹ 2px¹ 2py¹ 2pz¹ (estado excitado)
Hibridación sp³ (enlace simple C-C)
Cuatro orbitales sp³.
En seguida, se hibrida el orbital 2s con los 3 orbitales 2p para formar 4
nuevos orbitales híbridos que se orientan en el espacio formando entre
ellos, angulos de separación 109.5°. Esta nueva
configuración del carbono hibridado se representa así:
A cada uno de estos nuevos orbitalesse los denomina sp³, porque tienen un
25% de caracter S y 75% de caracter P. Esta nueva
configuración se llama atomo de carbono híbrido, y al
proceso de transformación se llama hibridación.
De esta manera, cada uno de los cuatro orbitales híbridos sp³ del
carbono puede enlazarse a otro atomo, es decir que el carbono
podra enlazarse a otros 4 atomos, así se explica la
tetravalencia del atomo de carbono.
Debido a su condición híbrida, y por disponer de 4 electrones de
valencia para formar enlaces covalentes sencillos, pueden formar entre
sí cadenas con una variedad ilimitada entre ellas: cadenas lineales,
ramificadas, anillos, etc. A los enlaces sencillos –C-C- se los conoce
como enlaces sigma. así todo esto ocurre a que el atomo se dispersa
Hibridación sp² (enlace doble C=C)
Configuración de los orbitales sp².
Los atomos de carbono también pueden formar entre sí
enlaces dobles y triples, denominados insaturaciones. En los enlaces dobles, la
hibridación ocurre entre el orbital 2s y dos orbitales 2p, y queda un
orbital p sin hibridar. A esta nueva estructura se la representa como:
1s² (2sp²)¹ (2sp²)¹ (2sp²)¹ 2p¹
Al formarse el enlace doble entre dos atomos, cada uno orienta sus tres
orbitales híbridos con un angulo de 120°, como si los
dirigieran hacia los vértices de un triangulo equilatero.
El orbital no hibridado queda perpendicular al plano de los 3 orbitales sp².
A este doble enlace se lo denomina π (pi), y la separación entre
los carbonos se acorta. Este enlace es mas débil que el enlace
σ (sigma) y, portanto, mas reactivo.
Este tipo de enlace da lugar a la serie de los alquenos.
Hibridación sp (enlace triple C≡C)
El segundo tipo de insaturación es el enlace triple: el carbono hibrida
su orbital 2s con un orbital 2p. Los dos orbitales p restantes no se hibridan,
y su configuración queda:
1s² (2sp)¹ (2sp)¹ 2py¹ 2pz¹
Al formarse el enlace entre dos carbonos, cada uno traslada uno de sus 2
orbitales sp para formar un enlace sigma entre ellos; los dos orbitales p sin
hibridar de cada atomo se trasladan formando los dos enlaces (π)
restantes de la triple ligadura, y al final el último orbital sp queda
con su electrón disponible para formar otro enlace.
A los dos últimos enlaces que formaron la triple ligadura también
se les denomina enlaces pi(π), y todo este conjunto queda con
angulos de 180° entre el triple enlace y el orbital sp de cada
atomo de carbono, es decir, adquiere una estructura lineal.
La distancia entre estos atomos se acorta mas, por lo que es
incluso mas reactivo que el doble enlace
Conclusión
Así pues, se concluye que la unión entre atomos de carbono
da origen a tres geometrías, dependiendo de su enlace:
Enlace sigma: Tetraédrica.
Enlace sigma-pi: Trigonal plana.
Enlace sigma-2pi: Lineal.
También intervienen los enlaces gamma
ALCANOS Compuestos saturados con hibridacion sp3. Se representan con la
estructura R-CH3.
Algunos alcanos típicos son el metano (CH4), el Etano (CH3CH3), el
propano (CH3CH2 CH3) y el butano (CH3CH2 CH2 CH3). Todos estos alcanos son
gases, se encuentran en losdepósitos de petróleo y se usan como
combustibles. La gasolina es fundamentalmente una mezcla compleja de alcanos.
martes 14 de septiembre de 2010Quimica: el carbono, hibirdacion, clases de
hibirdaciones ,Alcanos alquenos y alquinos.El carbono es un elemento quimico de
# atomico 6 simbolo c. Es solido a temperatura ambiente.Dependiendo de las
condiciones de formacion puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas
alotropicas, carbonoatomo y cristalino en forma de grafito o diamante. Es el
pilar basico de la quimica organica ; se conocen cerca de 16 millones de
compuestos de carbono, aumentando este numero en unos 500.000 compuestos por
año y forma parte de todos los seres vivos conocidos. Forma el 0,2% de
la corteza terrestre.
En quimica se habla de hibridacion cuando en un atomo se mezcla elorden de los
electrones entre orbitales creando una configuracion electronica nueva, un
orbital hibrido que describa la forma en que en la realidad se dispones los
electrones para producir las propiedades que se observan en los enlaces
atomicos.
Hibridacion Tetragonal (enlace simple)
Cuando un atomo de carbono se combina con otros 4 atomos ademas de la promocion
de un electron desde el orbital 2s hasta el 2p vacio experimenta la hibirdacion
sp3 o tetragonal consistente en la mezcla o hibridacion del orbital 2s con los
tres orbitales 2p para originar cuatro orbitales hibridos identicos , llamados
orbitales hibridos sp3:
Hibridacion Trigonal (enlace doble)
En los atomos de carbono de los compuestos organicos conposibles otros tipos de
hibridacion. En la hibridacion sp2 o trigonal la mezcla o hibridacion tiene
lugar unicamente entre el orbital s y dos orbitales p, quedando el tercer
orbital p sin hibridar.Cada orbital hibrido es 33 por 100 s y 67 por 100p.
Hibridacion Digonal (enlace triple)
Finalmente , el tercer tipo de hibridacion que puede experimentar un atomo de
carbono en sus combinaciones , es la hibridacion sp o digonal, consiste en la
hibridacion del orbital s con solo uno de sus tres orbitale p. Cada orbital
hibrido es 50 por 10 sy 50 por 100 p.
Alcanos.
Los acanos hidrocarbonos ,es decir que tienen solo atomos de carbono e
hidrogeno. La formula general para alcanos alifaticos es CnH2n+2 y para
cicloalcanos es CnH2n. Tambien reciben el nombre de hidrocarbonos saturados.
Alquenos.
Los alquenos son hidrocarburos insaturados que tienen uno o varios dobles
enlaces carbono-carbono en su molecula. Se puede decir que un alqueno no es mas
que un alcano que ha perdido dos atomos de hidrogeno produciendo como resultado
un enlace doble entre dos carbonos.Los alquenos ciclicos reciben el nombre de
cicloalquenos.
Alquinos.
Los alquinos son hidrocarburos que contienen enlaces triples carbono-carbono.
La formula molecular general para alquinos aciclicos es CnH2n2 y su grado de
insaturacion es
dos…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..