Biología Celular y Molecular: Introducción al mundo de la célula

Biología Celular y Molecular

Medicina Introducción al mundo de la célula Dra. María Fernanda Alves Rosa

Bibliografía

BIOLOGÍA Biologia Celular Y Molecular por Karp CELULAR Y MOLECULAR CONCEPTOS Y EXPERIMENTOS (4 votos) Ver ¿Lo leiste? Evalúalo f Me gusta 8 Tweet GERALD KARP Editorial: Mcgraw-hill - Mexico Número de Edición: 4ª Idioma: Español Estado: Nuevo ISBN: 9701053761 ISBN 13: 9789701053768Valores porcentuales (LLS)

Descripción de la Materia

PORCENTAJE DE LA NOTA FINAL Exámenes parciales 40 % Exámenes cortos 15% Participación en clase 5% Laboratorio 40 % Los alumnos tendrán opción a examen de revalida, en el caso de que obtengan entre 61 y 70 puntos en el promedio general de la materia. Inicio clases 14 de agosto- final de clases 22 de diciembre

Reglas de Juego

• ES MUY IMPORTANTE QUE PARTICIPES EN LAS CLASES.
• LA ASISTENCIA A LOS EXAMENES ES OBLIGATORIA.
• QUIEN ESTE AUSENTE EL DIA DEL EXAMEN PARCIAL TIENE POR DEFECTO "CERO" COMO NOTA .
• SOLO AQUELLOS ALUMNOS QUE JUSTIFIQUEN SU AUSENCIA CON CERTIFICADO DE INCAPACIDAD PODRAN HACER EL EXAMEN EN LA CLASE SIGUIENTE A DICHA AUSENCIA.
• LOS MIEMBROS DE GRUPOS QUE HAN DE SUSTENTAR LOS TRABAJOS EN EQUIPO DEBEN PRESENTARSE OBLIGATORIAMENTE EN LA FECHA ACORDADA PARA LA EXPOSICION, DE LO CONTRARIO LA NOTA SERA "CERO".

Composición de las Células

Los átomos se relacionan entre si generando macromoléculas y estructuras biológicas que le confieren funcionalidad a la célula !!... Núcleo -> partículas sub-atómicas Carga (+) -> protones -> numero atomico Carga neutra -> neutrones. Nube -> partículas sub-atómicas Carga (-) -> electrones distribuidos en orbitales.

• Carga neta del átomo: 0 nucleus neutron proton electron neutron electron proton carbon atom atomic number = 6

Interacción Atómica

Los electrones del ultimo orbital, determinan COMO los atomos interaccionan unos con otros. atomic number electron shell element - = = IV 1 Hydrogen . 2 Helium 6 Carbon 7 Nitrogen 8 Oxygen 10 Neon 11 Sodium 12 Magnesium 15 Phosphorus .. 16 Sulfur 17 Chlorine 18 Argon 19 Potassium 20 Calcium En tejidos vivos -> SOLO los electrones se reordenan Movimiento continuo -> orbitas (2-8-8-18-18)

Regla del Octeto

La pregunta del millón es la siguiente ...¿ Qué átomo cede sus e- y por qué lo hace y qué átomos captan electrones y por qué lo hacen?

• La tendencia de los elementos del sistema periódico es completar su último nivel de energía con 8 electrones de tal forma que adquieren una configuración muy estable.
• Esta configuración es semejante a la de un gas noble.
• Excepción He -> elementos cercanos al Helio alcanzarán 2 electrones. Ejemplo: Unión entre SODIO (metal) y CLORO (no metal) Elemento # atómico Estructura electrónica Sodio 11 2-8-1 Neón 10 2-8 Cloro 17 2-8-7 Argón 18 2-8-8 Los orbitales incompletos son menos estables Tendencia -> interaccionar con otros átomos Ganancia o pérdida de e- - > completar su orbita más externa Estrategia -> enlace químico atoms SHARING OF ELECTRONS molecule covalent bond atoms TRANSFER OF ELECTRON positive ion negative ion ionic bond

El Enlace Covalente

• Ocurre cuando la diferencia de electronegatividad (tendencia de los átomos de los elementos de atraer electrones, cuando se combinan quimicamente con otro u otros elementos) entre dos atomos no es suficientemente grande como para que se efectue transferencia de electrones.
• Por lo tanto, los átomos comparten uno o más pares de e- en un nuevo tipo de orbital denominado orbital molecular.
• Existen dos subtipos de enlaces covalentes, los polares y no polares.
• No polar: Se forma cuando los e- que se enlazan son igualmente compartidos por los dos átomos. Siempre que dos atomos del mismo elemento se enlazan -> enlace no polar (Ej .: metano).
• Polar: Se forma cuando los e- que se enlazan están desigualmente compartidos entre dos átomos -> ocurren cuando un átomo tiene una mayor afinidad hacia los e- que el otro (Ej .: H2O). AGUA H H 0 H H METANO H

El Enlace Covalente Polar

8 Estructura con: O H H water 8 de carga positiva polar covalent bond H H chemical => reaction H H,O obfuscata.com Formación de DIPOLOS 1. Interacción INTERMOLECULAR dada por fuerzas eléctricas. 2. Atracción de moléculas con polaridad opuesta (complementaria). 8 de carga H 1. Densidad de carga positiva concentrada en un extremo de la misma (polo positivo) 2. Densidad de carga negativa concentrada en otro extremo de la misma (polo negativo) + >10 8+ O H H 8+ 5 &+ H Water (H_C) Hydrogen bond ..... (length appears different for perspective (3D)) Dept. Biol. Penn State @200 Ammonia (NH2) 計 A Figure 2.16 A hydrogen bond. DRAW IT Draw five water molecules using structural formulas and indicating partial charges, and show how they can make hydrogen bonds with each other, Formación de un puente de hidrogeno entre dos moléculas polares ETANOL y AGUA 8- 8+ H H H 0 H 0 C C H H H H Illustration of dipole-dipole interaction between a polar molecule(ethanol) and water (Kinetic Theory 2) A hydrogen bond results from the attraction between the partial positive charge on the hydrogen atom of water and the partial negative charge on the nitrogen atom of ammonia.

Compuestos Covalentes Moleculares

Las Moléculas

Molécula · Agregado de, por lo menos, dos átomos en una ubicación definitiva. · Los átomos, se mantienen unidos a través de enlaces químicos. · Una molécula puede contener átomos del mismo elemento o átomos de dos o más elementos, siempre en una proporción fija. Propiedades: · Tienen puntos de fusión y ebullición bajos debido a que las fuerzas ENTRE las moléculas son débiles, siendo mayores cuando aumenta la polaridad. . No conducen la electricidad ya que no hay cargas ni electrones libres. · Se disuelven en sustancias con su misma polaridad: · Sustancia no polar en solventes no polares. · Sustancia polar en solventes polares. Agua Sustancia más abundante en el interior de la célula

Agua (H2O)

· Molécula de H2O -> Unión entre O-H por enlace covalente. · Formación de molécula altamente polar -> Distribución desigual de e- en la molécula de H2O. · Atracción de otras moléculas de H2O. - > Puentes de Hidrógeno: · Enlaces más débiles que los covalentes y se deshacen fácilmente por calor. · Gran cantidad de uniones de corta duración. . Formación de redes moleculares. · Puentes de Hidrógeno -> Responsable de las propiedades del agua: estado líquido , alta tensión superficial y alto punto de ebullición a Temperatura ambiente !!! · Moléculas polares (i.e alcoholes) -> formación de puentes de H con el agua. · Moléculas orgánicas que se disuelven en H20: Azúcares, ADN, ARN >> Proteínas.

Importancia Fisiológica del Agua

o La mayoría de las reacciones químicas ocurren en medio acuoso. o El agua por si misma participa en muchas reacciones químicas que participan en la vida. o Los productos y reactivos de las reacciones metabólicas, nutrientes y productos de desecho, dependen del agua para su transporte en el interior y exterior celular. o Casi todas las biomoléculas asumen sus formas, y por tanto sus funciones en respuesta a las propiedades físicas y químicas del agua. o La oxidación del H2O -> producir oxígeno molecular (O2) -> reacción fundamental de la fotosíntesis !!!

Propiedades del Agua

Características peculiares derivadas de las propiedades moleculares del agua: ▪ Caracter dipolar " Alto calor especifico " Alto calor de Evaporacion. . Elevada Tension superficial. Elevada Constante dielectrica que facilita la ionización de las sales disueltas. Densidad. Regula la circulación vertical y la estabilidad de lagos y mares. Fuerte absorción de la Radiación de ONDA LARGA y elevada transparencia a la luz, influye en la estratificación térmica y en la distribución de los vegetales.

1. Carácter Dipolar del Agua

· H2O -> carácter dipolar -> las moléculas de agua se orientan de una manera especifica en torno a partículas polares o iónicas. · Formación de envoltura de solvatación -> modificación de las propiedades de estas partículas. A C B C 0 Hydrophobic Hydrophilic

2. Calor Específico del Agua

▪ Definición -> Cantidad de calor (c) necesaria para aumentar 1ºC la temperatura de una unidad específica de peso (1 gr) de una sustancia. · Caloría: cantidad de calor que elevará en 1℃ la temperatura de 1 gr. de agua pura. El agua posee alta resistencia a los cambios de temperatura ? ALTO CALOR ESPECIFICO Dada una tasa dada de ingreso de calor, la temperatura del agua aumentará más lentamente que la temperatura de casi cualquier otro material. De igual manera, la temperatura caerá más lentamente cuando se elimina calor. Para que la energia 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 que restringen el movimiento de las moléculas! NOTA: El calor específico del agua es aprox. 2X el del aceite o del alcohol, 4X el del aluminio y 10X el del acero. Solo el amoníaco líquido tiene un calor específico más alto que el agua.

Calor Específico de Sustancias

Sustancia o elemento Calor específico Cobre 0,093 Plata 0,056 Mercurio 0,033 Aire 0,337 Aluminio 0,217 Vidrio 0,199 Hierro 0,113 Agua 1,000 Alcohol 0,600 Hielo 0,505

3. Calor de Vaporización del Agua

· Cantidad de calor que necesita absorber un liquido para cambiar de estado líquido a gas. · El agua tiene un alto calor de vaporización. . En su punto de ebullición (100 ℃ - 1 atm), se necesitan 540 calorías para convertir 1 gr. de agua líquida en vapor. · Para que una molécula de agua se evapore: . Deben romperse los puentes de Hidrogeno -> Esto requiere energía térmica !!!! . Necesita calor, que adquiere de su entorno inmediato, enfriandolo -> Evaporación tiene un efecto refrigerante Uno de los principales medios por los cuales los organismos "descargan" el exceso de calor y estabilizan sus temperaturas. Latent heat of 150 evaporation 540cal/gm Vapor 100 heating steam vaporizing water 100C phase change boiling point Temperature (℃) 50 Liquid water Temperature melting ice 0C phase change -50 heating ice Energy added at constant rate -+ Ice 79.7 cal/gm Heat of 334 KJ/kg fusion I -100 0 200 400 600 800 Heat input (cal/gram)

4. Tensión Superficial del Agua

v Fuerza que resulta de la COHESION (atracción mutua de moléculas de la misma sustancia) de las moléculas de agua-> la magnitud de esta fuerza, controla la forma del liquido. v Las moléculas de la superficie no cohesionan con otras moléculas de agua en todas las direcciones, por lo tanto se cohesionan mas fuertemente que aquellas que se encuentran en el interior de recipiente. v Formación de un "film" en la superficie que dificulta el movimiento de un objeto a través de la superficie respecto del interior del liquido. v Muy importante -> la vida de los seres de pequeño tamaño. Tensión superficial La interacción de las particulas en la superficie del agua, hace que esta se presente como una verdadera cama elástica. Incluso soporta el peso de un insecto pequeño. Este efecto se llama tensión superficial. LAS FUERZAS UNEN- LAS MOLÉCULAS DEL AGUA. EN EL SENO DEL LÍQUIDO, CADA MOLÉCULA ESTÁ RODADA POR OTRAS Y AS FUERZAS SE COMPENSAN. O 100 cal/gm 418.6 KJ/kg to heat water OC to 100C 0 Latent heat of fusion or melting 80cal/gm Heat of vaporization 539 cal/gm 2260 KJ/kg