LA QU

1
LA QUÍMICA CELULAR

• LAS MOLÉCULAS DE LOS SERES VIVOS

2
EL AGUA
3
El agua

• Es la más abundante de las moléculas que
  conforman los seres vivos.
• Constituye entre el 50 y el 95 del peso de
  cualquier sistema vivo.
• La vida comenzó en el agua, y en la actualidad,
  dondequiera que haya agua líquida, hay vida.

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El agua

• Cubre las tres cuartas partes de la superficie de
  la Tierra.
• Pero, el agua no es en absoluto un líquido
  ordinario, es en realidad, bastante
  extraordinaria.
• Si no lo fuera, es improbable que alguna vez
  pudiese haber evolucionado la vida sobre la
  Tierra.

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La estructura del agua

• Cada molécula de agua está constituida por dos
  átomos de hidrógeno (H) y un átomo de oxígeno
  (O).
• Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido a
  un átomo de oxígeno por un enlace covalente.
• El único electrón de cada átomo de hidrógeno es
  compartido con el átomo de oxígeno, que también
  contribuye con un electrón a cada enlace.

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La estructura del agua

• La molécula de agua, en conjunto, posee carga
  neutra y tiene igual número de electrones y
  protones.
• Sin embargo, es una molécula polar.
• El núcleo de oxígeno arrastra electrones fuera
  del núcleo de hidrógeno, dejando a estos núcleos
  con una pequeña carga positiva neta.
• El exceso de densidad de electrones en el átomo
  de oxígeno crea regiones débilmente negativas en
  los otros dos vértices de un tetraedro
  imaginario.

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La estructura del agua

• Cuando una región de carga parcial positiva de
  una molécula de agua se aproxima a una región de
  carga parcial negativa de otra molécula de agua,
  la fuerza de atracción forma entre ellas un
  enlace que se conoce como puente de hidrógeno.
• Un puente de H puede formarse solamente entre
  cualquier átomo de H que esté unido
  covalentemente a un átomo que posee fuerte
  atracción por los electrones (generalmente el O o
  el N) y un átomo de O o N de otra molécula.

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Puentes de hidrógeno

• En el agua, los puentes de hidrógeno se forman
  entre un vértice negativo de la molécula de
  agua con el vértice positivo de otra.
• Cada molécula de agua puede establecer puentes de
  hidrógeno con otras cuatro moléculas de agua.
• Un puente de H es más débil que un enlace
  covalente o uno iónico, pero, en conjunto tienen
  una fuerza considerable y hacen que las moléculas
  se aferren estrechamente.

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EL CICLO DEL AGUA

• Es el movimento del agua hacia la tierra y de
  nuevo al aire
• Evaporación Es el proceso mediante el cual el
  agua líquida se convierte en vapor de agua.la
  mayor parte ocurre en los océanos y mares
• CondensaciónEl vapor de agua se convierte en
  agua líquida o en hielo. Nubes
• PrecipitaciónIncluye todas las formas de agua
  que caen desde las nubes

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Tensión superficial

• Es una consecuencia de la cohesión o la atracción
  mutua, de las moléculas de agua.
• Considere el goteo de agua e insectos caminando
  sobre un estanque.
• La cohesión es la unión de moléculas de la misma
  sustancia.
• La adhesión es la unión de moléculas de
  sustancias distintas.

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(No Transcript)
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EL BALANCE DEL AGUA EN LAS PLANTAS

• El agua es el medio que les lleva la mayor parte
  de materiales necesarios para viivr.
• El movimiento de estos materiales disueltos de
  una parte a otra se llama Traslocación
• En la fotosintésis el hidrógeno de la mol. Del
  agua se combina con el bióxido de carbono para
  formar los azúcares
• Las plantas tienen capacidad de adaptación a
  medio ambientes con o sin agua según sea el caso

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EL BALANCE DEL AGUA EN LAS PLANTAS

• El proceso por el cual el vapor de agua escapa
  por las hojas por los estomas se llama
  Transpiración
• La transpiración ayuda al enfriamiento de las
  hojas, el 3 de la energía solar se usa en
  fotosíntesis el resto se convierte en calor.
• Nitratos,sulfatos,fosfatos sintetizan proteínas y
  ac. Nucleícos
• K, Mg,Fe, sintesís enzimáticos

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COMO ENTRA EL AGUA A LAS PLANTAS

• Las briofitas musgos y hepáticas estructuras
  similares a raíces RIZOIDES. No tienen
  estructuras vasculares ,el agua Cel a Cel a
  pequeñas distancias
• La diferencia en presión de agua entre int y ext
  de la raíz hace que el agua entre a los pelos
  radiculares
• Plantas de mayor tamaño obtienen el agua Raíces
  acompañado de pelos radiculares ejem. Peludas
  mayor superficie
• Pelo radicular puede ser ciento de veces mayor
  que su díametro y dura solo unos pocos días

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MOVIMIENTO DE LOS FLUIDOS DENTRO DE LAS PLANTAS

• Plantas unicelulares las sustancias agua
  ,minerales se distribuyen por difusión y por mov.
  Citoplasmaticos.
• La difusión es un mov. Relativamente lento, puede
  llevar materiales a través de una célula.
• Plantas multicelulares donde se mueve agua por
  difusión el tamaño de la planta está limitado por
  esto.
• Las plantas vasculares tienen tejidos
  especializados que transportan los materiales a
  través de la planta, similar al líquido en una
  tubería que conectan las raíces con las hojas.

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Acción capilar e inhibición

• La acción capilar o capilaridad es la combinación
  de la cohesión y la adhesión que hacen que el
  agua ascienda entre dos láminas, por tubos muy
  finos, en un papel secante, o que atraviese
  lentamente los pequeños espacios entre las
  partículas del suelo.

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SISTEMA DE TRANSPORTACION PLANTAS VASCULARES

• XilemaTej. Vascular que provee sostén mecánico a
  la planta y conduce agua-minerales desde
  raíz-hojas
• Traquideas Cel de xilema alargadas y de paredes
  gruesas estrechas y en forma de tubos
• Elementos de los vasos Cel. De xilema con
  terminales abiertos en forma de punta que
  conducen agua
• FloemaFormado por tubos cribosos
  transporte.,almacén y sostén
• Tubos cribosos.Cel unidas terminal con terminal
  Tubos continuos placas cribosas en los terminales
• Placas Cribosas. huecos de cribas que conectan
  los elementos de los tubos cribosos
• Células acompañantes especializadas que proveen
  algunos de los materiales y energía que usan los
  elementos cribosos

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LA CAPILARIDAD Y LA PRESION DE LA RAIZ

• La presión de la raíz. Es la presión que hay en
  el xilema como el resultado del mov. Hacía
  adentro del agua. (OSMOSIS). Esta presión por si
  sola no es suficiente para que el agua suba.
• Capilaridad es la tendencia de un líquido a
  subir de un tubo de díametro pequeño gracias a la
  combinación de dos fuerza la de Cohesión y
  adhesión
• Cohesión atracción entre mol.iguales
• Adhesiónatracción entre mol. distintas

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Acción capilar e inhibición

• La inhibición o absorción, es la penetración
  capilar de moléculas de agua en sustancias tales
  como la madera o la gelatina que, como resultado
  de ello, se hinchan (germinación de semillas).

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LA TEORIA DE TRANSPIRACION-COHESION

• Sostiene que la evaporación de las hojas
  (transpiración)empuja el agua hacia arriba desde
  las raíces ejemplo.
• Mercurio , tubo, tallo hojas

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Resistencia a los cambios de temperatura

• La cantidad de calor que requiere una cantidad
  dada de sustancia para que se produzca un aumento
  dado de temperatura, es su calor específico.
• Una caloría se define como la cantidad de calor
  que elevará en 1ºC la temperatura de un gramo (1
  mL o 1 cm3) de agua.
• Una caloría de alimento es igual a una
  kilocaloría (1000 calorías)
• Los carbohidratos,lípidos y proteínas pueden
  degradarse para proveer energía al cuerpo, no así
  las vitamínas y minerales
• Los carbohídratos son la fuente principal de
  energia para el cuerpo.monosacáridos,disacaridos
  (azucares) y polisacáridos(almidones y celulosa)
• Los lípidos (ac.grasos el cuerpo usa para hacer
  memb. Cel y hormonas) son fuente de energía
  altamente concentrada,casi el doble de calorías
  por gramo que los carbohidratos y proteínas
• Las proteínas proveen aa el cuerpo necesita para
  estructuras cel.y cromosomas

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Resistencia a los cambios de temperatura

• El calor específico del agua es aprox.
• El doble que el del aceite o del alcohol,
• 4 veces el del aire o del aluminio y diez veces
  el del acero.
• Sólo el amoníaco líquido tiene un calor
  específico más alto.

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Resistencia a los cambios de temperatura

• El calor es una forma de energía, la energía
  cinética, o energía de movimiento, de las
  moléculas.
• El calor que se mide en calorías, refleja la
  energía cinética total de un grupo de moléculas
  incluye tanto la magnitud de los movimientos
  moleculares como la masa y la cantidad de
  moléculas en movimiento.
• La temperatura, que se mide en grados, refleja la
  energía cinética promedio de las moléculas.
• Ej lago - ave

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Resistencia a los cambios de temperatura

• El alto calor específico del agua es una
  consecuencia de los puentes de hidrógeno.
• Estos tienden a restringir el movimiento de las
  moléculas.
• Para que la energía cinética de las moléculas de
  agua aumente suficientemente como para elevar la
  temperatura de ésta en un grado centígrado,
  primero es necesario romper cierto número de sus
  puentes de hidrógeno.

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Resistencia a los cambios de temperatura

• Energía de Activación Energía para iniciar una
  reacción química
• Energía de la BiomasaEnergía de materiales
  orgánicos
• Energía de las mareas Energia cinética en el
  movimiento de las olas y las mareas.
• Energía eólica Energía cinética del viento
• Energía Geotérmica Energía de calor en el int.
  De la tierra
• Energía nuclear Energía que s elibera cuando los
  átomos sufren cambios en la estructura del núcleo
• Energía Solar Energía de la luz solar

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Resistencia a los cambios de temperatura

• El alto calor específico del agua significa que
  para una tasa dada de ingreso de calor, la
  temperatura del agua aumentará más lentamente que
  la temperatura de casi cualquier otro material.
  Así mismo, la temperatura caerá más lentamente
  cuando se elimina calor.

• Esta constancia de la temperatura es crítica,
  porque las reacciones químicas biológicamente
  importantes tiene lugar sólo dentro de un
  intervalo estrecho de temperatura.

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Vaporización

• Es el cambio de líquido a gas.
• El agua tiene un alto calor de vaporización.
• En su punto de ebullición (100 ºC 1 atm), se
  necesitan 540 calorías para convertir un gramo de
  agua líquida en vapor, casi 60 veces más que para
  el éter y casi el doble que para el amoníaco.
• Para que una molécula de agua se evapore, deben
  romperse los puentes de H. Esto requiere energía
  térmica.
• Así, la evaporación tiene un efecto refrigerante
  y es uno de los principales medios por los cuales
  los organismos descargan el exceso de calor y
  estabilizan sus temperaturas.

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Congelamiento

• La densidad del agua aumenta a medida que la
  temperatura cae, hasta que se acerca a los 4ºC.
  Luego, las moléculas de agua se aproximan tanto y
  se mueven tan lentamente que cada una de ellas
  puede formar puentes de H simultáneamente con
  otras cuatro moléculas.
• Sin embargo, cuando la temperatura cae por debajo
  de los 4C, las moléculas deben separarse
  ligeramente para mantener el máximo número de
  puentes de hidrógeno en una estructura estable.

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Congelamiento

• A 0C, el punto de congelación del agua, se crea
  un retículo abierto, que es la estructura más
  estable de un cristal de hielo.
• Así, el agua en estado sólido ocupa más volumen
  que el agua en estado líquido.
• El hielo es menos denso que el agua líquida y,
  por lo tanto, flota en ella.

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Congelamiento

• Si el agua siguiera contrayéndose mientras se
  congela, el hielo sería más pesado que el agua
  líquida.
• Los lagos y los estanques y otras masas de agua
  se congelarían desde el fondo hacia la
  superficie.
• Una vez que el hielo comenzara a acumularse en el
  fondo, tendería a no fundirse, estación tras
  estación.
• Finalmente, toda la masa de agua se solidificaría
  y toda la vida que albergara sería destruida.

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Congelamiento

• Por el contrario, la capa de hielo flotante que
  se forma realmente tiende a proteger a los
  organismos acuáticos, manteniendo la temperatura
  del agua en el punto de congelación o por encima
  de él.
• El punto de fusión del agua es 0C.
• Para hacer la transición de sólido a líquido, el
  agua requiere 79,7 calorías por gramo (calor de
  fusión).
• A medida que el hielo se funde, extrae esta
  misma cantidad de calor de sus alrededores,
  enfriando el medio circundante.
• A la inversa, a medida que el agua se congela,
  libera la misma cantidad de calor a sus
  alrededores.

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El agua como solvente

• Dentro de los sistemas vivos, muchas sustancias
  se encuentran en solución acuosa.
• Una solución es una mezcla uniforme de moléculas
  de dos o más sustancias (solvente y solutos).
• La polaridad de las moléculas de agua es la
  responsable de la capacidad solvente del agua.
• Las moléculas polares de agua tienden a separar
  sustancias iónicas, como el ClNa.

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El agua como solvente

• Muchas de las moléculas unidas covalentemente que
  son importantes en sistemas vivos (glucosa),
  tienen regiones de carga parcial o -.
• Las moléculas polares que se disuelven
  rápidamente en agua se llaman hidrofílicas.
• Moléculas que carecen de regiones polares
  (grasas), tienden a ser muy insolubles en agua.
• Dichas moléculas se dice que son hidrofóbicas.

34
EL PAPEL CENTRAL DEL CARBONO
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Moléculas biológicas u orgánicas

• El carbono está en todos los compuestos orgánicos
  y en el Bióxido de carbono.
• En el ciclo del carbono el carbono se mueve entre
  los compuestos orgánicos que forman los tejidos y
  el Bióxido de carbono del aire.
• Durante la fotosintésis, los autótrofos atrapan
  el bióxido de carbono del aire y producen los
  azúcares y otros.
• Los heterótrofos se alimentan de los autótrofos y
  obtienen así sus compuestos orgánicos

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Moléculas biológicas u orgánicas

• En química el término orgánico describe las
  moléculas que tienen un esqueleto de carbono y
  que además contienen algunos átomos de hidrógeno.
• Se deriva de la capacidad de los organismos vivos
  de sintetizar y usar esas moléculas.
• Entre las moléculas inorgánicas están el dióxido
  de carbono y todas las moléculas que no tienen
  carbono, como el agua.

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Por qué es importante el carbono en las
moléculas biológicas?

• Un átomo de carbono tiene 4 electrones en su capa
  más externa, en la cual caben 8.
• Por ello se estabiliza compartiendo 4 electrones
  con otros átomos para formar hasta 4 enlaces
  covalentes sencillos o un número menor de enlaces
  covalentes dobles o triples.
• Las moléculas que tienen muchos átomos de carbono
  pueden asumir formas complejas como cadenas,
  ramificaciones y anillos, lo cual da pie a una
  extraordinaria diversidad de moléculas.

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Grupos funcionales

• A la columna vertebral de carbono se unen
  grupos de átomos, lamados grupos funcionales, que
  determinan las características y la reactividad
  química de las moléculas
• Hidrógeno -H
• Hidroxilo -OH
• Carboxilo -COOH
• Amino -NH2
• Fosfato -H2PO4
• Metilo -CH3

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Carbohidratos

• Normalmente contienen carbono, oxígeno e
  hidrógeno y tienen la fórmula aproximada (CH2O)n.
• Monosacáridos azúcar simple
• Glucosa importante fuente de energía para las
  células subunidad con la que se hacen casi todos
  los polisacáridos.
• Disacáridos dos monosacáridos enlazados
• Sacarosa principal azúcar transportado dentro
  del cuerpo de las plantas terrestres.

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Carbohidratos

• Polisacáridos muchos monosacáridos (normalmente
  glucosa) enlazados
• Almidón, glucógeno, celulosa almacén de energía
  en plantas, animales y material estructural de
  plantas, respectivamente.

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Lípidos

• Contienen una proporción elevada de carbono e
  hidrógeno, suelen ser no polares e insolubles en
  agua.
• Triglicéridos 3 ácidos grasos unidos a un
  glicerol
• Aceite, grasa almacén de energía en animales y
  algunas plantas.
• Ceras número variable de ácidos grasos unidos a
  un alcohol de cadena larga.
• Cubierta impermeable de las hojas y tallos de
  plantas terrestres.
• Fosfolípidos grupo fosfato polar y dos ácidos
  grasos unidos a glicerol
• Fosfatidilcolina componente común de las
  membranas celulares.

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Lípidos

• Esteroides cuatro anillos fusionados de átomos
  de carbono, con grupos funcionales unidos
• Colesterol componente común de las membranas de
  las células eucariotas precursor de otros
  esteroides como testosterona, sales biliares.

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Proteínas

• Cadenas de aminoácidos contienen C, H, O, N y S.

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Proteínas
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Proteínas

• Estructurales (Queratina en pelo, uñas y
  cuernos).
• Movimiento (Actina y Miosina en los músculos).
• Transporte (Hemoglobina de la sangre).
• Defensa (Anticuerpos en el torrente sanguíneo)
• Almacenamiento (Albúmina de la clara de huevo).
• Señales (Hormona del crecimiento en el torrente
  sanguíneo).
• Catálisis (Enzimas que catalizan casi todas las
  reacciones químicas en las células) (Amilasa, ATP
  sintetasa).

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Proteínas
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Ácidos Nucleicos

• Formados por subunidades llamadas nucleótidos
  pueden ser un solo nucleótido o una cadena larga
  de nucleótidos.
• Las bases nitrogenadas del ADN Adenina,Citosina,G
  uanina,Timina
• La mol de ADN se compone de 2 cadenas de
  nucleótidos unidas por puentes débiles de H entre
  Bases N2.forman un espiral (doble hélice)
• A-T C-G

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Ácidos Nucleicos

• Nucleótidos individuales
• Trifosfato de adenosina (ATP) principal molécula
  portadora de energía a corto plazo en las
  células.
• Monofosfato de adenosina cíclico (AMP cíclico)
  mensajero intracelular.

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Ácidos Nucleicos

• Ácidos nucleicos de cadena larga
• Ácido desoxirribonucleico (ADN) material
  genético de todas las células vivas.
• Ácido ribonucleico (ARN) material genético de
  algunos virus transfiere la información genética
  del ADN a las proteínas.

50
Ácidos Nucleicos

• Replicación
• La mol de ADN hace copia de si misma
• Las 2 mol de ADN se enroscan de nuevo toman la
  forma de una hélice
• Transcripción
• Formación de mRNA que sale del núcleo por tRNA
  los lleva al rRNA ribosomal
• Uracilo-Adenina CODON
• Traducción
• Transformación de mRNA en proteína, empleando
  anticodones y a.a. Para conseguir la tripleta
  exacta.

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Ácidos Nucleicos

• Tripletas del DNA AMINOACIDOS

Alanina (Ala) Asparagina(Asn)
CGA TTG Alanina (Ala) Asparagina(Asn)
GTC GTA Glutamina(Gln) Histadina(His)
AAT TTC Leucina (Leu) Lisina (Lis)
AAA AGA Fenilalanina (Fen) Serina (Ser)
52
(No Transcript)