METODOLOGIA CIENTIFICA

AGUA

• Es el compuesto liquido mas importante para lo seres vivos.
• El agua está en mayor proporción durante el desarrollo embrionario y en los estados juveniles.

• el agua esta formada por dos atomos de hidrogenopor tanto, la molécula de agua presenta una distribución interna asimétrica de carga , así como interactuar con iones cargados positiva o negativamente   
• Las moléculas de agua son fuertemente cohesivas debido a la presencia de puentes de hidrógeno entre ellas,Las fuerzas de adhesión explican por qué el agua moja las cosas
• Por otra parte, las fuerzas de adhesión y cohesión explican la tendencia del agua a ascender por tubos de calibre muy pequeño, fenómeno que recibe el nombre de capilaridad.

propiedades del agua 

• Viscosidad relativamente baja, fluye con facilidad

• Incopresible, relaciones presión - densidad no son importantes

• Disuelve muchas y variadas sustancias

           

 calor específico:  la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura del agua en un grado centígrado.
estos puentes de hidrógeno entre sus moléculas lo cual favorece el hecho de que los mo resultado de la presencia deocéanos, los lagos, las plantas y animales terrestres con alto contenido de agua puedan mantener su temperatura .
Como consecuencia el agua congelada (hielo) flota sobre el agua fría, que es más densa. Es de anotar que la expansión del agua sucede antes del congelamiento, razón por la cual las masas de agua se congelan de arriba hacia abajo y permiten continuar la vida a los organismos  que habitan en la zona.

Debido a que el agua absorbe calor al cambiar de su estado líquido a gas, el cuerpo humano disipa el exceso de calor mediante la evaporación del sudor y las hojas de las plantas se mantienen frescas a los rayos del sol por la evaporación del agua en su superficie.

La elevada conductividad calorífica del agua hace posible la distribución uniforme del calor en todo el cuerpo

CARBOHIDRATOS

MONOSACÁRIDOS

Son los azúcares más simples, en su nombre incluyen la terminación osa.

 

CLASIFICACION Y ESTRUTURA  DE MONOSACÁRIDOS

es el número de carbonos que presenta la molécula tal como se resume en el siguiente cuadro:

No. CARBONOS FUNCIÓN	3 CARBONOS	4 CARBONOS	5 CARBONOS	6 CARBONOS
ALDOSA	Aldotriosa	Aldotetrosa	Aldopentosa	Aldohexosa
CETOSA	Cetotriosa	Cetotetrosa	Cetopentosa	Cetohexosa

• Los azúcares más sencillos son las triosas compuestas por tres átomos de carbono

• dihidroxiacetona (cetotriosa) 

• gliceraldehído (aldotriosa)

 

Dentro de los monosacáridos de cinco átomos de carbono   es importante  las células las aldopentosas ribosa y desoxirribosa que hacen parte de la molécula de los ácidos Ribonucléico (ARN) y Desoxirribonucléico (ADN) .

 

•  La estructura cíclica es característica d e los azúcares que tienen cinco o más carbonos, y es la forma predominantes de esas moléculas en las células.

Ribosa lineal

Las hexosas son los azúcares de seis carbonos. El ejemplo más común es la Glucosa que la cual están hechos la mayoría de los polisacáridos,para formar una estructura denominada anillo de piranosa o anillo piranósico ,otros monosacáridos (azúcar de frutas) y la galactosa (azúcar de la leche).     

Disacaridos

• Son derivados de los monosacaridos  en especial la glucosa y sus derivados, tienen un lapso de vida muy corto dentro de la célula ya que la mayoría de ellos se degradan por hidrólisis para liberar su energía química utilizada en las diferentes reacciones celulares.
•  La hidrólisis de la sacarosa por ácidos , rompe el enlace glucosídico y se obtiene el azúcar invertido que es una mezcla de glucosa y fructosa.
• La molécula de la lactosa o azúcar de la leche ( entre 2-7% ), está constituída por ß-galactosa y glucosa,es un azúcar reductor sintetizado por las células secretoras de las glándulas
• La maltosa está formada por dos moléculas de glucosa , Este compuesto se obtiene después de la digestión del almidón, es un azúcar reductor debido a que reduce el ión cúprico a ión cuproso cuando se emplea el reactivo de Felhing.

 

 POLISACÁRIDOS

• Son los carbohidratos más abundantes, son el resultado de la unión de más de 10 unidades de azúcares sencillos (generalmente la glucosa) mediante enlaces glucosídicos.
• Un ejemplo el almidón es un polisacárido de estructura helicoidal su función es de reserva en las plantas
• consta de dos tipos de  polimeros la amilosa y la amilopectina
la amilosa: es una molécula recta sin ramificaciones,se unen mediante enlaces glucosídicos ,el almidón es un compuesto insoluble en agua fría, aunque tiende a ser más soluble en agua caliente cuando su molécula permite "atrapar" el agua en donde adquiere un aspecto gelatinoso  denominado "engrudo,se encuentra en las plantas almacenado reserva energética en los amiloplastos
la amilopectina: es una molécula ramificada como el glucógeno o almidón animal,se unen con enlaces glucosídicos en su porción recta y enlaces en sus ramificaciones que están separadas.Se almacena en los músculos y en el hígado en donde las enzimas allí presentes hidrolizan con facilidad los enlaces glucosídicos del glucógeno.

• La celulosa se considera como el compuesto más abundante del planeta, puesto que es el principal componente estructural de la pared celular los vegetales. Es un polímero deglucosa no ramificado en donde las subunidades se unen mediante enlaces glucosídicos, esta función la realizan las bacterias y los protozoarios que se encuentran normalmente haciendo parte de la flora ruminal (en rumiantes) e intestinal (de otros animales) que producen celulasa y para las cuales la celulosa es alimento.

• No todos los polisacáridos que se encuentran en los organismos están formados por unidades de glucosa. Algunos como la quitina, por ejemplo, es un polímero estructural no ramificado del aminoazúcar  que hace parte del exoesqueleto de artrópodos y de las paredes celulares de muchos hongos.

 

 

MUCOPOLISACÁRIDOS O GLUCOSAMINOGLUCANOS

• Son polímeros de monosacáridos que poseen unidades de azúcares modificados como aminoazúcares, azúcares sulfatados, azúcares ácidos y N- acetil derivados.

•  Las cadenas de carbohidratos de los glucosaminoglucanos ,todos los glucosaminoglucanos con excepción del ácido hialurónico tienen azúcares sulfatados.

• Los glucosaminoglucanos son de aspecto amorfo, tan viscosos como las secreciones mucosas, entre los más comunes se pueden citar: el ácido hialurónico, el condroitín sulfato A, la heparina, el keratosulfato y el dermatán sulfato.

El ácido hialurónico es un mucopolisacárido, ácido formado por la repetición de un disacárido, el ácido hialurónico se encuentra como componente principal de la sustancia fundamental del tejido conectivo, Se hidrata fácilmente y de él dependen los cambios en la viscosidad y la permeabilidad  por ello tiene influencia importante en el intercambio de material entre las células de los tejidos y el plasma sanguíneo.   los enlaces del ácido hialurónico es la hialuronidasa presente en los espermatozoides para facilitar la entrada al óvulo.

 

LÍPIDOS

Los lípidos son un grupo amplio y heterogéneo de compuestos insolubles en agua, pero solubles en solventes orgánicos no polares como el éter, el cloroformo o el benceno.

Los lípidos se clasifican en tres grupos principales:

LÍPIDOS SIMPLES Los ácidos grasos son cadenas hidrocarbonadas apolares largas no ramificadas,que incluyen Grasas verdaderas saturadas (sólidas), aceites insaturados (líquidos) y ceras los cuales tienen estructura similar y en su molécula solamente poseen carbono, hidrógeno y oxígeno.

  

LÍPIDOS COMPLEJOS En su composición intervienen ácidos grasos y otros componentes como alcoholes, glúcidos, ácido fosfórico, derivados aminados ,Son moléculas anfipáticas con una zona hidrófoba, en la que los ácidos grasos están unidos mediante enlaces ester a un alcohol (glicerina o esfingosina), y una zona hidrófila, originada por los restantes componentes no lipídicos que también están unidos al alcohol.

 Gliceroglucolípidos. Si se une un glúcido. Lípidos que se encuentran en membranas de bacterias y células vegetales.

 Fosfolípidos. Se une el ácido fosfórico y constituye el ácido fosfatídico

LÍPIDOS DERIVADOS, incluyen los lípidos que no se clasifican en los anteriores grupos como la familia de los esteroides, carotenoides, las prostaglandinas y las vitaminas liposolubles.

Incluye cualquier lípido que no se clasifique como simple o complejo como los esteroides, carotenoides, prostaglandinas y vitaminas liposolubles.

 

ESTEROIDES

Son lipoderivados que presentan semejanza estructural con los terpenos o isoprenos  su molécula presenta la estructura básica del compuesto anillado ciclopentano

 

• Esteroles. De todos ellos, el colesterol es el de mayor interés biológico. Forma parte de las membranas biológicas a las que confiere resistencia, por otra parte es el precursor de casi todos los demás esteroides
• Ácidos biliares. Derivan de los ácidos cólico, desoxicólico y quenodesoxicólico, cuyas sales emulsionan las grasas por lo que favorecen su digestión y absorción intestinal.
•  Hormonas esteroideas. Incluyen las de la corteza suprarrenal, que estimulan la síntesis del glucógeno y la degradación de grasas y proteínas

CAROTENOIDES

• Los carotenoides incluyen dos grupos principales, los carotenos y las xantolfilas.
• Los primeros son hidrocarburos puros, mientras que los últimos son derivados que contienen oxígeno.
• Se clasifican con los lípidos por su insolubilidad en agua y su consistencia aceitosa, se distribuyen ampliamente en la naturaleza especialmente como pigmentos vegetales de color rojo y amarillo con una función importante en el proceso de fotosíntesis y el fototropismo u orientación de las plantas hacia las fuentes de luz.
• Las xantofilas juegan un papel importante en el proceso de fotosíntesis de las plantas expuestas a intensidades altas de luz solar (desiertos), ya que les proporcionan protección al captar las radiaciones de alta energía.

PROSTAGLANDINAS

• Son hormonas derivadas de ácidos grasos poliinsarturados de 20 carbonos con un anillo de cinco átomos de carbono
•  Su efecto de tipo hormonal radica en la regulación de la actividad de otras hormonas mediante estímulo o inhibición de la formación de AMP cíclico.
•  Las prostaglandinas se sintetizan y liberan en diferentes tejidos del cuerpo como la vesícula seminal, los pulmones, el hígado y el aparato digestivo.
•  Algunas prostaglandinas dilatan las vías bronquiales, inhíben la secreción gástrica, incrementan la motilidad intestinal, estimulan la contracción del útero, elevan o reducen la presión arterial, regulan el metabolismo y provocan inflamación.

 

PROTEÍNAS

Son las moléculas más diversas, complejas y de mayor tamaño presentes en la célula. Contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y usualmente azufre.
En algunas proteínas pueden encontrarse unidos diferentes tipos de sustancias químicas llamadas grupos prostéticos, estos incluyen carbohidratos, lípidos, grupos fosfato, el grupo hem que contiene hierro e iones metálicos tales como el cobre y el zinc.

• Su papel como catalizadores orgánicos (enzimas) de casi todas las reacciones de los sistemas biológicos.
• Como hormonas transmitiendo información entre células.
• Su participación en el transporte y almacenamiento de otras moléculas pequeñas, por ejemplo el transporte de oxígeno por la hemoglobina.
• En el caso de los anticuerpos proporcionan defensa contra infecciones

 

CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS

La clasificación de las proteínas se realiza desde varios puntos de vista, así:

1. SEGÚN SU COMPOSICIÓN:

• Proteínas simples u Holoproteínas: Las cuales están formadas exclusivamente o predominantemente por aminoácidos.

• Proteínas conjugadas: Poseen un componente de proporción significativa no aminoacídico que recibe el nombre de grupo prostético. Según la naturaleza de este grupo consideramos:
• Glicoproteínas: Se caracterizan por poseer en su estructura azúcares. Se pueden citar como ejemplo: las inmunoglobulinas, algunas proteínas de membrana, el colágeno y otras proteínas de tejidos conectivos (glucosaminoglicanos).
• Lipoproteínas: Proteínas conjugadas con lípidos que se encuentran en las membranas celulares.
• Nucleoproteínas: Se presentan unidas a un ácido nucleico, como en los cromosomas, ribosomas y en los virus.
• Metaloproteínas: Contienen en su molécula uno o más iones metálicos que no constituyen un grupo hem. Por ejemplo algunas enzimas.

 DE ACUERDO CON SU MORFOLOGIA Y SOLUBILIDAD:

 

Proteínas fibrosas: Son insolubles en agua, presentan formas moleculares alargadas, con un número variado de cadenas polipeptídicas que constituyen fibras resistentes, con cierto grado de elasticidad, fragilidad o ductilidad.

Proteínas Globulares: Tienden a ser más solubles en agua, debido a que su superficie es polar.  La mayoría de las proteínas conocidas son globulares, dentro de las que se consideran todas las enzimas, las proteínas del plasma y las presentes en las membranas celulares.



Albúminas: Proteínas fácilmente solubles en agua, que coagulan con el calor y precipitan con las soluciones salinas saturadas. Por ejemplo la Lactoalbúmina, albúmina del suero, la ovoalbúmina (presente en la clara del huevo).
Globulinas: Escasamente solubles en agua pura, pero solubles en soluciones salinas diluidas como cloruro de sodio, entre ellas se encuentran las seroglobulinas (sangre), ovoglobulina, inmunoglobulinas, etc.

Glutelinas: Solubles en ácidos y bases diluidos, insolubles en solventes neutros. Ejemplo: La Glutenina del trigo.

Prolaminas: Solubles en alcohol del 70 al 80%, insolubles en agua, alcohol absoluto y otros solventes neutros, como la Zeína del maíz y la Gliadina del trigo.

 

 

3. DE ACUERDO CON SU FUNCIÓN BIOLÓGICA:

 

Proteínas estructurales: Forman parte de células y tejidos a los que confieren apoyo estructural. el colágeno y la elastina presentes en el tejido conectivo de los vertebrados. La queratinas de la piel, pelo y uñas y la espectirna presente en la membrana de los eritrocitos.

 

Proteínas de transporte: Como su nombre lo indica, transportan sustancias como el oxígeno en el caso de la hemoglobina y la mioglobina, ácidos grasos en el caso de la albúmina de la sangre, o las que realizan un transporte transmembrana en ambos sentidos.

 

Proteínas de defensa: Protegen al organismo contra posibles ataques de agentes extraños, entre las que se consideran los anticuerpos de virus en células infectadas e inducir resistencia a la infección viral en otras células.

 

Proteínas hormonales: Se sintetizan en un tipo particular de células pero su acción la ejercen en otro tipo. Ejemplo, la insulina.

 

Proteínas como factores de crecimiento: Su función consiste en estimular la velocidad de crecimiento y la división celular.

 

 

Proteínas catalíticas o enzimas: Permiten aumentar la velocidad de las reacciones metabólicas.

 

Proteínas contráctiles: Son proteínas capaces de modificar su forma, contraerse, relajerse razón por la cual se encuentran implicadas en los diferentes mecanismos de motilidad.  

 

Proteínas receptoras:  Si se encuentran en la membrana plasmática, son las encargadas de captar las señales externas o simplemente de inspeccionar el medio. El ejemplo más típico de éstas son los receptores de las hormonas esteroides.

 

Proteínas de transferencia de electrones: Son proteínas integrales de membrana, se basa en el transporte de electrones desde un donador inicial hasta un aceptor final con liberación y aprovechamiento de energía.

 

 ARQUITECTURA DE LAS MOLÉCULAS DE PROTEÍNA

 

La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos de la proteína. Nos indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos aminoácidos se encuentran. La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma que ésta adopte

La estructura secundaria es la disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio. Los aminoácidos, a medida que van siendo enlazados durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces, adquieren una disposición espacial estable, la estructura secundaria

La estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular.

• En definitiva, es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria y por tanto la terciaria..
• Esta conformación globular facilita la solubilidad en agua y así realizar funciones de transporte , enzimáticas , hormonales, etc.
• Esta conformación globular se mantiene estable gracias a la existencia de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos.

estructura cuaternaria informa de la unión , mediante enlaces débiles ( no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero

FACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDAD ESTRUCTURAL DE LAS PROTEÍNAS

Hasta el momento se cree que la estructura primaria de una proteína induce a establecer las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria ya que el ADN no sólo determinaría la estructura primaria sino también los niveles superiores de estructura.

• calor,
• determinadas sustancias químicas,
• cambios bruscos de pH

• su estructura terciaria se desorganiza y las cadenas peptídicas adquieren una conformación al azar que induce a la pérdida de su actividad biológica especialmente cuando actúa como enzima.
 
• Las temperaturas elevadas, rompen muy fácilmente los puentes débiles de hidrógeno y las interacciones hidrofóbicas a causa del aumento en la energía cinética de las moléculas.

• La pérdida de la estructura terciaria se denomina desnaturalización, y siempre se acompaña de la alteración de las funciones biológicas normales de las proteínas. La desnaturalización se puede originar por calor o concentraciones altas de sustancias polares y solventes no polares tales como la úrea que rompen los puentes de hidrógeno que mantienen la estructura de la proteína.      
 

 

ÁCIDOS NUCLEICOS

ADN (ácido desoxirribonucleico)  formado por la unión de muchos desoxirribonucleótidos. La mayoría de las moléculas de ADN poseen dos cadenas antiparalelas  unidas entre sí mediante las bases nitrogenadas, por medio de puentes de hidrógeno.

ARN (ácido desoxirribonucleico) Están formados por una sola cadena, a excepción del  bicatenario de los reovirus , los cuales se unen entre ellos mediante enlaces fosfodiester en sentido

.

• son polímeros especializados en almacenar, transmitir y expresar la información genética en secuencias de aminoácidos

 

COMPONENTES DE LOS ACIDOS NUCLEICOS

Las cadenas poliméricas de los ácidos nucleicos están conformadas por monómeros, denominado NUCLEOTIDOS constituidos por:

a. Un azúcar pentosa (ribosa o desoxirribosa, según el ácido nucleico)

b. Un grupo fosfato.

c. Una base nitrogenada (purina o pirimidina)

Existen dos tipos de ácidos nucleicos
el ADN, es el polímero de mayor longitud que codifica la información hereditaria y
el polímero ARN copia la información de segmentos específicos del ADN (genes),

ADN	ARN
Almacenamiento de la información,disponible en cualquier momento.	Considerado generalmente, como el intermediario entre la información almacenada en la secuencia de nucleótidos del ADN y las proteínas.
Transmisión de la información de generación en generación. Presenta una mayor estabilidad que el ARN.	En comparación con el ADN es muy fácilmente degradado por enzimas lo que le confiere poca estabilidad.
Forma cadenas dobles (bicatenario) que adoptan una morfología de hélice a similar a la de las proteínas.	Se encuentra en la célula monocatenario, es decir constituido por una sola cadena.
El azúcar que lo constituye es la pentosa desoxirribosa que carece de un oxígeno en el carbono 2, de ahí el nombre del ácido.	El azúcar que lo constituye es la pentosa ribosa que posee un OH en el carbono 2
Bases nitrogenadas Purinas: Adenina, Guanina. Pirimidinas:Timina, Citosina.	Bases Nitrogenadas Purinas: Adenina, Guanina. Pirimidinas: Uracilo, Citosina.

Pese a las diferencias mencionadas, es común encontrar ambos tipos de ácidos en los organismos, siendo el aspecto más característico e importante de cada uno de ellos

 

CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Tanto en la molécula de ADN como en la de ARN el esqueleto de la cadena está formado por las pentosas y los fosfatos de manera alterna.
Las bases nitrogenadas se unen a los azúcares y se proyectan hacia fuera de la cadena. Los nucleótidos se unen covalentemente a través de enlaces fosfodiester entre el azúcar de un nucleótido y el fosfato del siguiente.

El enlace fosfodiester se refiere a las uniones formadas por la reacción entre el grupo hidroxilo (-OH) del carbono 5 y 3 de la ribosa con el grupo fosfato,

Una característica muy importante de las bases nitrogenadas se ve reflejada en la estructura de doble hélice del ADN, ya que las dos cadenas polinucleotídicas permanecen juntas por la acción de puntes de hidrógeno que se forman entre bases nitrogenadas complementarias.      

• la estructura primaria del ADN Se trata de la secuencia de desoxirribonucleótidos de una de las cadenas. La información genética está contenida en el orden exacto de los nucleótidos
• la estructura secundaria del ADN Es una estructura en doble hélice. Permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de duplicación del ADN. Fué postulada por Watson y Crick
• la estructura terciaria  del ADN refiere a como se almacena el ADN en un volumen reducido. Varía según se trate de organismos procariontes o eucariontes

• la estrutura primaria del ARN  se refiere a la secuencia de las bases nitrogenadas que constituyen sus nucleótidos 
• la estrutura segundaria del ARN ,Alguna vez, en una misma cadena, existen regiones con secuencias complementarias capaces de aparearse
•  la estrutura tercera del ARN Es un plegamiento, complicado, sobre al estructura secundaria

La complementariedad entre las bases obedece a las siguientes razones:

• Las purinas siempre se enfrentan a las pirimidinas. El emparejameinto entre los dos anillos fusionados de una purina con el anillo sencillo de una pirimidina aseguran dimesiones estables en la doble hélice de la molécula de ADN.
• El tamaño molecular de las bases.
• La ubicación de los extremos en donde se establecen los puentes de hidrógeno.
• Las dos cadenas de ADN están en disposición antiparalela, es decir que van en direcciones opuestas y de esta manera se pueden mantener las hebras juntas.