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2.1: Carbohidratos: estructura y diversidad en biología - Biología

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Revisión de carbohidratos para BIS103

1. Definición: Carbohidratos (CHOs = azúcares = sacáridos): Polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas o sustancias que los den por hidrólisis. Abrevo carbohidratos como CHO en este wiki.

2. Proyección de Fischer: Usamos dos formas de visualizar CHO tridimensionales en una hoja de papel bidimensional. La primera es la proyección de Fischer. La segunda es la proyección de Haworth (ver más abajo). Para la proyección de Fischer, la molécula está dispuesta con el extremo más oxidado en la parte superior y la cadena de carbono orientada verticalmente, las líneas horizontales representan enlaces que se proyectan fuera del plano del papel hacia nosotros, y las líneas verticales representan enlaces que se proyectan detrás del papel con Grupos OH dispuestos a izquierda o derecha. (ideado por Hermann Emil Fischer en 1891).

3. Aldosa o cetosa: se refiere a si un sacárido en su forma abierta contiene un aldehído o una cetona carbonilo, respectivamente.

4. Monosacáridos: Carbohidratos que no se pueden hidrolizar a compuestos más simples. A medida que se presentan en clase, aprender las estructuras de los siguientes monosacáridos de aldosa: gliceraldehído, eritrosa, ribosa, glucosa, manosa, galactosa; y los siguientes monosacáridos de cetosa: dihidroxiacetona, ribulosa, xilulosa, fructosa.

5. Triosa, Tetrose, Pentose, etc.: Se refiere a la cantidad de carbonos en el monosacárido. A menudo se utilizan nombres combinados como aldohexosa, etc.

6. Disacáridos, oligosacáridos, polisacáridos, etc.: Se refiere al número de unidades de monosacárido en las que se puede hidrolizar el carbohidrato. Vea lo que significa la hidrólisis aquí: http://chemwiki.ucdavis.edu/Core/Organic_Chemistry/Glossary/Hydrolysis

7. Esteroides, enantiómeros, diastereómeros, compuestos meso: Los estereoisómeros son compuestos que tienen la misma fórmula molecular y la misma estructura, pero diferentes orientaciones de sus átomos en el espacio. En otras palabras, los estereoisómeros tienen los mismos tipos de enlaces, pero diferentes disposiciones espaciales y diferentes propiedades químicas.

¡Los sistemas biológicos pueden diferenciar entre estereoisómeros!

Los carbohidratos tienen uno o más centros quirales: carbonos con 4 grupos diferentes unidos, lo que da lugar a la posibilidad de estereoisómeros. Generalmente, un compuesto que contiene "n" centros quirales puede tener como máximo 2 "n" estereoisómeros. Enantiómeros son compuestos estereoisoméricos cuyas estructuras son imágenes especulares no superimposibles entre sí. Diastereómeros son compuestos estereoisoméricos que no son imágenes especulares entre sí. Epímeros son diastereómeros que difieren en configuración en un solo carbono quiral.

8. Estructura D o L: se refiere a si la configuración en el carbono quiral más alejado del grupo carbonilo para un monosacárido (por ejemplo, el estereocentro con el número más alto es C5 de GLC o fructosa) en su forma abierta en la proyección de Fischer se parece el de R - (+) o LS - (-) - gliceraldehído (2,3-dihidroxipropanal), respectivamente. Las formas D de los azúcares predominan en la naturaleza, por lo que dejaremos de lado la designación D- o L-. Se supone, a menos que se indique lo contrario, que todos los azúcares incluidos en esta clase son azúcares D. Por ejemplo, en la proyección de Fischer, la forma D de GLC tiene el hidroxilo C-5 que se proyecta hacia la derecha.

9. Furanosa, piranosa: Los carbohidratos con cinco o más carbonos se ciclan para formar estructuras de anillo de furanosa de 5 miembros o piranosa de 6 miembros. El resultado de la adición del aldehído carbonilo a un alcohol da como resultado una hemiacetal; La adición del cetocarbonilo a un alcohol da como resultado una hemicetal. Debido a que las reacciones hemiacetales y hemicetales pueden ocurrir con grupos intramoleculares, se forma una estructura cíclica con un oxígeno como miembro del anillo. Esta reacción intramolecular ocurre a una velocidad significativa sin enzimas. A menudo se utilizan nombres combinados como glucopiranosa, etc. La ciclación crea un nuevo carbono quiral (vea el n. ° 10 a continuación).

10. Proyección de Haworth: las representaciones de Fischer no son tan útiles para visualizar la forma de anillo de los CHO. Usamos la proyección de Haworth para visualizar la forma del anillo, como un anillo plano con grupos OH por encima y por debajo del anillo. No representa la forma real de los anillos, están fruncidos. Para los anillos de piranosa, las dos conformaciones son la silla y el bote. Los sustituyentes son ecuatoriales o axiales.

Si se dibuja a la izquierda en una proyección de Fischer, el constituyente está por encima del anillo en la proyección de Haworth correspondiente (y cuando está a la derecha en Fischer, abajo en Haworth).

Pero recuerde que las estructuras se parecen más a esto:

11. ( alpha ) - o ( beta ) - Anómeros: se refiere a la configuración en el carbono anomérico (= previamente carbonilo) en la forma cíclica de un monosacárido o derivado de monosacárido. Específicamente en las aldohexosas, está relacionado con si el sustituyente está en el lado opuesto ( ( alpha )) o en el mismo ( ( beta )) de la molécula que el grupo –CH2OH (C6). Los anómeros son una subcategoría de epímeros en los que el centro quiral en cuestión es el carbono anomérico.

12. Mutarrotación: proceso en el que una solución de un carbohidrato experimenta un cambio en la rotación óptica mediante la conversión de un anómero a través de la forma de cadena abierta en una mezcla de equilibrio de ambos anómeros. Sobre una base molecular, el proceso químico que se produce se denomina anomerización.

13. Azúcares reductores o no reductores: se refiere a si un carbohidrato da una prueba positiva o negativa, respectivamente, ( mathrm {CU ^ {2 +}} ) o ( mathrm {Ag ^ {+}} ) especies en Benedict's y Fehling's o Tollen's Reagents. Todos los azúcares reductores contienen un resto aldehído libre o potencialmente libre (como hemiacetal o hemicetal) que puede reducir ( mathrm {Cu ^ {2 +}} ) a ( mathrm {Cu ^ {+}} ). Una solución ( mathrm {CuSO_ {4}} ) alcalina es la solución de Fehling. Un azúcar reductor produce un precipitado rojo de óxido cuproso ( ( mathrm {Cu_ {2} O} )).

14. Glucósidos: Término general que se refiere a derivados de monosacáridos en los que el grupo funcional que involucra al carbono anomérico tiene una estructura acetal o cetal. La condensación puede ocurrir con alcoholes, aminas y amidas. La formación de glucósidos bloquea el carbono anomérico de modo que no puede sufrir mutarrotación.


Enfermedades de trasplante: estructura de la comunidad bacteriana y diversidad en la rizosfera del melocotón según lo determinado por huellas dactilares metabólicas y genéticas

La enfermedad de la replantación del melocotonero, aunque se ha informado en la literatura durante más de dos siglos, aún no tiene sus causas claramente definidas. La disminución de la productividad del melocotón se ha atribuido a agentes tóxicos, insectos, alteraciones nutricionales, residuos de aspersión, hongos y nematodos. También se ha indicado que las bacterias son un factor contribuyente.

La enfermedad de replantación del durazno se reprodujo utilizando dos cultivos sucesivos en el mismo suelo. Se aislaron y caracterizaron comunidades bacterianas de melocotoneros sanos y enfermos. Se estudió el papel potencial de la producción de cianuro por las rizobacterias en el problema de la resiembra de melocotones. Se utilizaron métodos dependientes del cultivo (evaluación del número de bacterias cultivables, actividades metabólicas, Biolog ® GN2) e independientes (análisis del espaciador intergénico ribosómico, RISA), con el fin de comparar la estructura y diversidad de la comunidad bacteriana en suelos sanos y enfermos y evaluar el posible papel del cianuro.

Las densidades bacterianas aumentaron significativamente en suelos enfermos. Las actividades metabólicas (Biolog ® GN2) y la estructura genética, observadas mediante RISA, también se modificaron significativamente en suelos enfermos. Los cambios en la composición de grupos microbianos individuales en la rizosfera de melocotoneros excavados en suelo sano o enfermo indicaron la participación de rizobacterias en la etiología de la enfermedad de replantación del suelo de melocotón. Más del 60% de las cepas aisladas de suelos sanos correspondieron a Pseudomonas sp. y el 58% de los aislamientos de suelos enfermos fueron Bacilo sp. Este estudio determinó que Bacilo pudieron producir HCN in vitro. También pareció que en suelos enfermos, hubo un cambio en la estructura de las comunidades bacterianas con un aumento observado en los microorganismos fitotóxicos capaces de producir compuestos de HCN.


¿Qué es la biología humana?

A medida que lea el resto de este libro, aprenderá más datos asombrosos sobre el organismo humano y tendrá una mejor idea de cómo la biología se relaciona con su salud. La biología humana es el estudio científico de la especie humana, que incluye la fascinante historia de la evolución humana y una descripción detallada de nuestra genética, anatomía, fisiología y ecología. En resumen, el estudio se centra en cómo llegamos aquí, cómo funcionamos y el papel que desempeñamos en el mundo natural. Esto nos ayuda a comprender mejor la salud humana, porque podemos aprender cómo mantenernos saludables y cómo se pueden tratar las enfermedades y lesiones. La biología humana debe ser de su interés personal en la medida en que pueda beneficiar su propia salud, así como la salud de sus amigos y familiares. Esta rama de la ciencia también tiene implicaciones más amplias para la sociedad y la especie humana en su conjunto.


Monosacáridos

Monosacáridos (mono- = "uno" sacar- = "dulce") son azúcares simples, el más común de los cuales es la glucosa. En los monosacáridos, el número de carbonos suele oscilar entre tres y siete. La mayoría de los nombres de monosacáridos terminan con el sufijo -ose. Si el azúcar tiene un grupo aldehído (el grupo funcional con la estructura R-CHO), se conoce como aldosa, y si tiene un grupo cetona (el grupo funcional con la estructura RC (= O) R '), se conoce como cetosa. Dependiendo de la cantidad de carbonos en el azúcar, también pueden ser conocidos como triosas (tres carbonos), pentosas (cinco carbonos) y hexosas (seis carbonos). Consulte la Figura para ver una ilustración de los monosacáridos.

Los monosacáridos se clasifican según la posición de su grupo carbonilo y el número de carbonos en la columna vertebral. Las aldosas tienen un grupo carbonilo (indicado en verde) al final de la cadena de carbono y las cetosas tienen un grupo carbonilo en el medio de la cadena de carbono. Las triosas, pentosas y hexosas tienen tres, cinco y seis cadenas principales de carbono, respectivamente.

La fórmula química de la glucosa es C6H12O6. En los seres humanos, la glucosa es una fuente importante de energía. Durante la respiración celular, la glucosa libera energía y esa energía se utiliza para ayudar a producir trifosfato de adenosina (ATP). Las plantas sintetizan glucosa usando dióxido de carbono y agua, y la glucosa, a su vez, se usa para los requerimientos energéticos de la planta. El exceso de glucosa a menudo se almacena como almidón que es catabolizado (la descomposición de moléculas más grandes por las células) por los humanos y otros animales que se alimentan de plantas.

La galactosa (parte de la lactosa o azúcar de la leche) y la fructosa (que se encuentra en la sacarosa, en la fruta) son otros monosacáridos comunes. Aunque la glucosa, la galactosa y la fructosa tienen todas la misma fórmula química (C6H12O6), difieren estructural y químicamente (y se conocen como isómeros) debido a la diferente disposición de los grupos funcionales alrededor del carbono asimétrico, todos estos monosacáridos tienen más de un carbono asimétrico (Figura).

Conexión de arte

La glucosa, la galactosa y la fructosa son todas hexosas. Son isómeros estructurales, lo que significa que tienen la misma fórmula química (C6H12O6) pero una disposición diferente de átomos.

¿Qué tipo de azúcares son estos, aldosa o cetosa?

La glucosa, la galactosa y la fructosa son monosacáridos isoméricos (hexosas), lo que significa que tienen la misma fórmula química pero tienen estructuras ligeramente diferentes. La glucosa y la galactosa son aldosas y la fructosa es una cetosa.

Los monosacáridos pueden existir como una cadena lineal o como moléculas en forma de anillo en soluciones acuosas; generalmente se encuentran en forma de anillo (Figura). La glucosa en forma de anillo puede tener dos disposiciones diferentes del grupo hidroxilo (OH) alrededor del carbono anomérico (carbono 1 que se vuelve asimétrico en el proceso de formación del anillo). Si el grupo hidroxilo está por debajo del carbono número 1 en el azúcar, se dice que está en el alfa (α), y si está por encima del plano, se dice que está en la beta (β) posición.

Existen monosacáridos de cinco y seis carbonos en equilibrio entre formas lineales y anulares. Cuando se forma el anillo, la cadena lateral en la que se cierra se bloquea en un α o β posición. La fructosa y la ribosa también forman anillos, aunque forman anillos de cinco miembros en oposición al anillo de glucosa de seis miembros.


2.1.U6) El catabolismo es la descomposición de moléculas complejas en moléculas más simples, incluida la hidrólisis de macromoléculas en monómeros.

Catabolismo: La descomposición de moléculas complejas en otras más simples.

La descomposición de las moléculas orgánicas se produce a través de reacciones de hidrólisis, que requieren el consumo de moléculas de agua para romper los enlaces dentro de un polímero. P.ej. Los dipéptidos son hidrolizados por proteasa que rompen el enlace peptídico y forman dos aminoácidos.

El catabolismo libera energía cuando se rompen los enlaces.


La palabra "carbohidrato" proviene de la palabra griega sakharon, que significa "azúcar". En química, los carbohidratos son una clase común de compuestos orgánicos simples. Un carbohidrato es un aldehído o una cetona que tiene grupos hidroxilo adicionales. Los carbohidratos más simples se llaman monosacáridos, que tienen la estructura básica (C · H2O)norte, donde n es tres o más.

Dos monosacáridos se unen para formar un disacárido. Los monosacáridos y disacáridos se denominan azúcares y normalmente tienen nombres que terminan con el sufijo -ose. Más de dos monosacáridos se unen para formar oligosacáridos y polisacáridos.

En el uso diario, la palabra "carbohidrato" se refiere a cualquier alimento que contenga un alto nivel de azúcares o almidón. En este contexto, los carbohidratos incluyen azúcar de mesa, gelatina, pan, cereales y pasta, aunque estos alimentos pueden contener otros compuestos orgánicos. Por ejemplo, los cereales y las pastas también contienen cierto nivel de proteínas.


Diagramas de revisión de especificaciones de AQA Biology New AS para los temas 1, 2, 3 y 4 y prácticas requeridas

Soy profesor de Biología y Química con base en Devon. Actualmente enseñando en Exeter. Actualmente enseña AQA iGCSE a alumnos de Year 11, acaba de cambiar a Edexcel iGCSE para alumnos de Year 9 y 10 y enseña Biología AQA (nueva especificación) a alumnos de AS / A2. Intento crear recursos atractivos que impliquen una combinación de actividades colaborativas y recursos para animar a los alumnos a trabajar de forma independiente. También interesado en promover una mayor conciencia sobre la salud mental. Gorjeo: @missjmbooth

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Diagramas de revisión para todos los temas de la nueva especificación AQA AS Biology:

Sección 3.1: Moléculas biológicas
3.1.1 Monómeros y polímeros
3.1.2 Carbohidratos
3.1.3 Lípidos
3.1.4.1 Proteínas
3.1.4.2 Enzimas
3.1.5.1 Estructura del ácido nucleico
3.1.5.2 Replicación del ADN
3.1.6 ATP
3.1.7 Agua
3.1.8 Iones inorgánicos

Sección 3.2: Celdas
3.2.1.1 Células eucariotas
3.2.1.2 Células procariotas y virus
3.2.1.3 Células de estudio
3.2.2 Mitosis
3.2.3 Transporte a través de las membranas celulares
3.2.4 Reconocimiento celular y sistema inmunológico

Sección 3.3 Los organismos intercambian sustancias con su medio ambiente
3.3.1 Relación superficie / volumen
3.3.2 Intercambio de gases
3.3.3 Digestión y absorción
3.3.4.1 Transporte masivo de animales
3.3.4.2 Transporte masivo en plantas

Sección 3.4 Información genética, variación y relaciones entre organismos
3.4.1 ADN, genes y cromosomas
3.4.2 Síntesis de ADN y proteínas
3.4.3 Diversidad genética: mutaciones y meiosis
3.4.4 Diversidad genética y adaptación: selección natural
3.4.5 Especies y taxonomía
3.4.6 Biodiversidad
3.4.7 Investigación de la biodiversidad

Así como fichas sobre las prácticas requeridas requeridas y las técnicas que deben conocer.

Diagramas de revisión A2 disponibles aquí: https://www.tes.com/teaching-resource/aqa-biology-new-a2-specification-revision-diagrams-for-topic-5-6-7-and-8-and- practicas-requeridas-11634218

Todos los números de página están relacionados con el libro de texto Oxford AQA Biology 2nd Edition A Level de Glenn Toole y Susan Toole 2015. Los diagramas también provienen de esta fuente.


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2.1: Carbohidratos: estructura y diversidad en biología - Biología

Carbohidratos

El término carbohidrato se utilizó originalmente para describir compuestos que eran literalmente & quothydratos de carbono & quot porque tenían la fórmula empírica CH2O. En los últimos años, los carbohidratos se han clasificado en función de sus estructuras, no de sus fórmulas. Ahora se definen como polihidroxialdehídos y cetonas. Entre los compuestos que pertenecen a esta familia se encuentran la celulosa, el almidón, el glucógeno y la mayoría de los azúcares.

Hay tres clases de carbohidratos: monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. los monosacáridos son sólidos cristalinos blancos que contienen un solo grupo funcional aldehído o cetona. Se subdividen en dos clases. aldosis y cetosis en función de si son aldehídos o cetonas. También se clasifican como triosa, tetrosa, pentosa, hexosa o heptosa en función de si contienen tres, cuatro, cinco, seis o siete átomos de carbono.

Con una sola excepción, los monosacáridos son compuestos ópticamente activos. Aunque son posibles los isómeros D y L, la mayoría de los monosacáridos que se encuentran en la naturaleza están en la configuración D. Las estructuras para los isómeros D y L de la aldosa más simple, gliceraldehído, se muestran a continuación.

Las estructuras de muchos monosacáridos fueron determinadas por primera vez por Emil Fischer en las décadas de 1880 y 1890 y todavía se escriben de acuerdo con una convención que desarrolló. La proyección de Fischer representa cómo se vería la molécula si su estructura tridimensional se proyectara en una hoja de papel. Por convención, las proyecciones de Fischer se escriben verticalmente, con el aldehído o la cetona en la parte superior. El grupo -OH en el penúltimo átomo de carbono está escrito en el lado derecho de la estructura del esqueleto para el isómero D y a la izquierda para el isómero L. Las proyecciones de Fischer para los dos isómeros del gliceraldehído se muestran a continuación.

Estas proyecciones de Fischer se pueden obtener a partir de las estructuras del esqueleto que se muestran arriba mediante la obtención de imágenes de lo que sucedería si colocara un modelo de cada isómero en un retroproyector para que el CHO y el CH2Los grupos OH descansaban sobre el cristal y luego miraban las imágenes de estos modelos que serían proyectadas en una pantalla.

Las proyecciones de Fischer para algunos de los monosacáridos más comunes se dan en la siguiente figura.

La glucosa y la fructosa tienen la misma fórmula: C6H12O6. La glucosa es el azúcar con mayor concentración en el torrente sanguíneo. La fructosa se encuentra en la fruta y la miel. Utilice las proyecciones de Fischer en la figura de los monosacáridos comunes para explicar la diferencia entre las estructuras de estos compuestos. Predecir lo que tendría que hacer una enzima para convertir la glucosa en fructosa, o viceversa.

Si la cadena de carbono es lo suficientemente larga, el alcohol en un extremo de un monosacárido puede atacar al grupo carbonilo en el otro extremo para formar un compuesto cíclico. Cuando se forma un anillo de seis miembros, el producto de esta reacción se llama piranosa como se muestra en la figura siguiente.

Cuando se forma un anillo de cinco miembros, se llama furanosa, que se muestra en la figura siguiente.

Hay dos estructuras posibles para las formas piranosa y furanosa de un monosacárido, que se denominan anómeros ay b.

Las reacciones que conducen a la formación de una piranosa o una furanosa son reversibles. Por lo tanto, no importa si comenzamos con una muestra pura de a -D-glucopiranosa o b -D-glucopiranosa. En minutos, estos anómeros se interconvierten para dar una mezcla de equilibrio que es 63,6% del anómero b y 36,4% del anómero a. La preferencia 2: 1 por el b -anómero puede entenderse comparando las estructuras de estas moléculas mostradas anteriormente. En el b -anómero, todos los voluminosos -OH o -CH2Los sustituyentes OH se encuentran más o menos dentro del plano del anillo de seis miembros. En el anómero a, uno de los grupos -OH es perpendicular al plano del anillo de seis miembros, en una región donde siente fuertes fuerzas repulsivas de los átomos de hidrógeno que se encuentran en posiciones similares alrededor del anillo. Como resultado, el b -anómero es ligeramente más estable que el a -anómero.

Disacáridos se forman al condensar un par de monosacáridos. Las estructuras de tres disacáridos importantes con la fórmula C12H22O11 se muestran en la figura siguiente.

Maltosa, o azúcar de malta, que se forma cuando el almidón se descompone, es un componente importante de la malta de cebada que se usa para elaborar cerveza. Lactosa, o azúcar de la leche, es un disacárido que se encuentra en la leche. Los niños muy pequeños tienen una enzima especial conocida como lactasa que ayuda a digerir la lactosa. A medida que envejecen, muchas personas pierden la capacidad de digerir la lactosa y no pueden tolerar la leche ni los productos lácteos. Debido a que la leche materna tiene el doble de lactosa que la leche de vaca, los niños pequeños que desarrollan intolerancia a la lactosa mientras son amamantados se cambian a leche de vaca o una fórmula sintética a base de sacarosa.

La sustancia a la que la mayoría de la gente se refiere como & quotsugar & quot es el disacárido sacarosa, que se extrae de la caña de azúcar o de la remolacha. La sacarosa es el más dulce de los disacáridos. Es aproximadamente tres veces más dulce que la maltosa y seis veces más dulce que la lactosa. En los últimos años, la sacarosa ha sido reemplazada en muchos productos comerciales por jarabe de maíz, que se obtiene cuando se descomponen los polisacáridos de la maicena. El jarabe de maíz es principalmente glucosa, que es solo un 70% más dulce que la sacarosa. La fructosa, sin embargo, es aproximadamente dos veces y media más dulce que la glucosa. Por lo tanto, se ha desarrollado un proceso comercial que utiliza una enzima isomerasa para convertir aproximadamente la mitad de la glucosa del jarabe de maíz en fructosa (consulte el problema de práctica 4). Este edulcorante de maíz con alto contenido de fructosa es tan dulce como la sacarosa y ha encontrado un uso extensivo en refrescos.

Los monosacáridos y disacáridos representan solo una pequeña fracción de la cantidad total de carbohidratos en el mundo natural. La mayor parte de los carbohidratos en la naturaleza están presentes como polisacáridos, que tienen pesos moleculares relativamente grandes. Los polisacáridos cumplen dos funciones principales. Tanto las plantas como los animales los utilizan para almacenar glucosa como fuente de energía alimentaria futura y proporcionan parte de la estructura mecánica de las células.

Muy pocas formas de vida reciben un suministro constante de energía de su entorno. Para sobrevivir, las células vegetales y animales han tenido que desarrollar una forma de almacenar energía durante los tiempos de abundancia para poder sobrevivir a los tiempos de escasez que siguen. Las plantas almacenan energía alimentaria como polisacáridos conocidos como almidón. Hay dos tipos básicos de almidón: amilosa y amilopectina. Amilosa se encuentra en las algas y otras formas inferiores de plantas. Es un polímero lineal de aproximadamente 600 residuos de glucosa cuya estructura se puede predecir añadiendo anillos de -D-glucopiranosa a la estructura de la maltosa. Amilopectina es la forma dominante de almidón en las plantas superiores. Es un polímero ramificado de aproximadamente 6000 residuos de glucosa con ramificaciones en 1 de cada 24 anillos de glucosa. En la siguiente figura se muestra una pequeña parte de la estructura de la amilopectina.

El polisacárido que utilizan los animales para el almacenamiento a corto plazo de energía alimentaria se conoce como glucógeno. El glucógeno tiene casi la misma estructura que la amilopectina, con dos diferencias menores. La molécula de glucógeno es aproximadamente dos veces más grande que la amilopectina y tiene aproximadamente el doble de ramificaciones.

Existe una ventaja para los polisacáridos ramificados como la amilopectina y el glucógeno. En tiempos de escasez, las enzimas atacan un extremo de la cadena del polímero y cortan las moléculas de glucosa, una a la vez. Cuantas más ramas, más puntos en los que la enzima ataca al polisacárido. Por tanto, un polisacárido muy ramificado es más adecuado para la liberación rápida de glucosa que un polímero lineal.

Los polisacáridos también se utilizan para formar las paredes de las células vegetales y bacterianas. Las células que no tienen pared celular a menudo se abren en soluciones cuyas concentraciones de sal son demasiado bajas (hipotónicas) o demasiado altas (hipertónicas). Si la fuerza iónica de la solución es mucho menor que la de la celda, la presión osmótica obliga al agua a entrar en la celda para equilibrar el sistema, lo que hace que la celda explote. Si la fuerza iónica de la solución es demasiado alta, la presión osmótica fuerza al agua a salir de la celda y la celda se abre al encogerse. La pared celular proporciona la fuerza mecánica que ayuda a proteger las células vegetales que viven en estanques de agua dulce (muy poca sal) o agua de mar (demasiada sal) del choque osmótico. La pared celular también proporciona la resistencia mecánica que permite a las células vegetales soportar el peso de otras células.

El polisacárido estructural más abundante es la celulosa. Hay tanta celulosa en las paredes celulares de las plantas que es la más abundante de todas las moléculas biológicas. La celulosa es un polímero lineal de residuos de glucosa, con una estructura que se parece más a la amilosa que a la amilopectina, como se muestra en la figura siguiente. La diferencia entre celulosa y amilosa se puede ver comparando las cifras de amilosa y celulosa. La celulosa se forma uniendo los anillos de b -glucopiranosa, en lugar de los anillos de a -glucopiranosa en el almidón y el glucógeno.

El sustituyente -OH que sirve como enlace principal entre los anillos de -glucopiranosa en el almidón y el glucógeno es perpendicular al plano del anillo de seis miembros. Como resultado, los anillos de glucopiranosa en estos carbohidratos forman una estructura que se asemeja a las escaleras de una escalera. El sustituyente -OH que une los anillos de b -glucopiranosa en la celulosa se encuentra en el plano del anillo de seis miembros. Por tanto, esta molécula se estira de forma lineal. Esto facilita la formación de enlaces de hidrógeno fuertes entre los grupos -OH de moléculas adyacentes. Esto, a su vez, le da a la celulosa la rigidez necesaria para que sirva como fuente de la estructura mecánica de las células vegetales.

La celulosa y el almidón proporcionan un excelente ejemplo del vínculo entre la estructura y la función de las biomoléculas. A principios de siglo, Emil Fischer sugirió que la estructura de una enzima se corresponde con la sustancia sobre la que actúa, de la misma manera que se combinan una cerradura y una llave. Por tanto, las enzimas amilasas de la saliva que rompen los enlaces a entre las moléculas de glucosa en el almidón no pueden actuar sobre los enlaces b de la celulosa.

La mayoría de los animales no pueden digerir la celulosa porque no tienen una enzima que pueda romper los enlaces b entre las moléculas de glucosa. La celulosa en su dieta, por lo tanto, solo sirve como fibra o forraje. El tracto digestivo de algunos animales, como vacas, caballos, ovejas y cabras, contiene bacterias que tienen enzimas que escinden estos enlaces b, por lo que estos animales pueden digerir la celulosa.

Las termitas proporcionan un ejemplo de la relación simbiótica entre bacterias y organismos superiores. Las termitas no pueden digerir la celulosa de la madera que comen, pero sus tractos digestivos están infestados de bacterias que sí pueden. Proponga una forma sencilla de librar una casa de las termitas, sin matar otros insectos que podrían ser beneficiosos.

Durante muchos años, los bioquímicos consideraron que los carbohidratos eran compuestos inertes y opacos que llenaban el espacio entre las moléculas excitantes de la célula y las proteínas. Los carbohidratos son impurezas que deben eliminarse cuando se "purifica" una proteína. Los bioquímicos ahora reconocen que la mayoría de las proteínas son en realidad glucoproteínas, en el que los carbohidratos están unidos covalentemente a la cadena de proteínas. Las glicoproteínas juegan un papel particularmente importante en la formación de las paredes celulares rígidas que rodean las células bacterianas.


2.1: Carbohidratos: estructura y diversidad en biología - Biología

Audesirk / Audesirk Biology: Life on Earth Capítulo 1: Introducción a la vida en la Tierra

Esquema de la conferencia

I. Las características de los seres vivos

A. Los seres vivos son complejos y organizados (figura 1-2)

1. La célula, compuesta de "moléculas biológicas", es la unidad básica de la vida.

2. Los organismos multicelulares tienen niveles de organización cada vez más complejos que dan como resultado tejidos - & gt órganos - & gt sistemas de órganos - & gt organismos - & gt poblaciones - & gt comunidades - & gt ecosistemas - & gt biosfera.

B. Los seres vivos deben adquirir y utilizar materiales y energía

1. La materia viva y no viviente está compuesta por las mismas partículas, que operan de acuerdo con las leyes que gobiernan la energía y la capacidad de hacer que las cosas sucedan, de hacer un trabajo.

2. El metabolismo es la capacidad de la célula para:

una. extraer y convertir energía de su entorno,

B. utilizar la energía para el mantenimiento, el crecimiento y la reproducción.

C. suma total de todas las reacciones químicas necesarias para mantener la vida.

3. La energía fluye del sol.

una. Las plantas ("productores") atrapan esta energía mediante la fotosíntesis.

Mediante la fotosíntesis, las plantas adquieren energía de la luz solar y la almacenan como energía química en carbohidratos y ATP.

B. Los animales ("consumidores") se alimentan de la energía almacenada en las plantas mediante respiración aeróbica.

En la respiración aeróbica, las células liberan energía química almacenada y la transfieren a ATP.

C. Las bacterias y los hongos ("descomponedores") descomponen moléculas complejas de otros organismos en materias primas simples aptas para el reciclaje.

4. Todos los organismos forman parte de redes que dependen unos de otros para el flujo de energía a través de ellos y el reciclaje de materias primas entre ellos.

C.La homeostasis mantiene condiciones internas relativamente constantes

1. Los organismos tienen los medios celulares para detectar cambios en el medio ambiente y darles respuestas controladas.

2. Los receptores permiten que se realicen respuestas controladas al calor y al frío, sustancias nocivas y diversos suministros de alimentos.

3. La homeostasis se refiere a un estado en el que las condiciones del "entorno interno" se mantienen dentro de límites tolerables.

D. El crecimiento es una propiedad de todos los organismos vivos

1. El crecimiento implica la conversión de materiales adquiridos del medio ambiente en moléculas específicas del propio cuerpo del organismo.

E. Los seres vivos responden a los estímulos

1. Los organismos vivos perciben y responden a los estímulos en sus entornos internos y externos.

F. Los seres vivos se reproducen a sí mismos

1. Cada organismo surge a través de la reproducción, la producción de descendencia por uno o más padres.

2. Cada organismo es parte de un continuo reproductivo que se remonta a incontables generaciones.

3. Continuidad de vida: reproducción que da lugar a órganos del mismo tipo.

4. La diversidad de la vida se produce porque la descendencia es diferente de sus padres (es decir, genética).

G. El ADN es la molécula de la herencia

1. El ácido desoxirribonucleico, o ADN, es la molécula especial que distingue al mundo viviente del no viviente al llevar las instrucciones hereditarias para el ensamblaje de nuevos organismos.

2. La reproducción implica la herencia de instrucciones codificadas en moléculas de ADN.

3. Las variaciones en las instrucciones hereditarias surgen a través de mutaciones.

una. Las mutaciones son cambios en el tipo, estructura, secuencia o número de partes del ADN.

B. La mayoría de las mutaciones son dañinas.

C. Algunos pueden ser inofensivos o incluso beneficiosos.

H. Los seres vivos tienen la capacidad de evolucionar

1. El entorno prueba la combinación de patrones expresados ​​en cada organismo y puede probar que el rasgo es adaptativo, aumentando así la supervivencia y la reproducción.

2. La selección natural es el proceso mediante el cual los organismos con rasgos adaptativos sobreviven y se reproducen con más éxito que otros que carecen de esos rasgos.

A. Tanta unidad, sin embargo, tantas especies

1. Los intentos de aclarar la diversidad de formas de vida llevaron a esquemas de clasificación.

2. Todos los organismos pueden ser identificados por un género y un ejemplo de nombre de especie: Ursus americanus (oso negro).

3. Las agrupaciones de menos inclusivas a más inclusivas son: genera - & gt familia - & gtorder - & gt clase - & gt filo o división - & gt reino.

4. Actualmente se reconocen cinco reinos:

una. Monera - & gt bacteria.

B. Protista - & gt one & endashcelled organismos.

C. Hongos y mohos gt, hongos.

D. Plantae - & gt plantas multicelulares familiares.

mi. Animalia - & gt animales multicelulares desde esponjas hasta humanos.

Absorber o fotosintetizar

Absorber, ingerir o fotosintetizar

III. Biología: la ciencia de la vida

A. Sobre métodos científicos

1. La biología, como toda ciencia, persigue una búsqueda metódica de información que revele los secretos del mundo natural.

2. Se buscan explicaciones utilizando el siguiente enfoque (método científico):

una. Hacer una observación

B. Hacer una pregunta.

C. Haga una hipótesis (suposición fundamentada) utilizando toda la información conocida.

D. Predecir cuál sería el resultado si la hipótesis es válida (razonamiento deductivo, "si & endashthen").

mi. Pruebe la hipótesis mediante experimentos, modelos y observaciones.

F. Repita las pruebas para mantener la coherencia.

gramo. Examine las hipótesis alternativas de la misma manera.

h. Informar objetivamente sobre las pruebas y conclusiones.

1. Una teoría es una hipótesis que ha sido apoyada por tantos casos que pocos científicos dudan seriamente de su validez.

2. Una teoría es un conjunto de hipótesis relacionadas que forman una explicación amplia y abrumadora de muchos fenómenos.

3. Las teorías se aceptan o rechazan sobre la base de pruebas y están sujetas a revisión.

4. Los científicos deben contentarse con una certeza relativa, que se vuelve más fuerte a medida que se hacen más repeticiones.

5. Los científicos deben estar preparados para cambiar de opinión a la luz de nuevas pruebas.

IV. Evolución: el concepto unificador de la biología

1. Definición de evolución

una. Supongamos que una mutación del ADN da lugar a una forma diferente de rasgo en unos pocos miembros de una población.

B. El cambio en la frecuencia de las características en una población es evolución.

C. La evolución establece que los organismos modernos descendieron, con modificaciones, de formas de vida preexistentes.

2. Definición de la selección natural

una. Charles Darwin razonó que la práctica de la selección artificial utilizada por los criadores de palomas podría servir como modelo para su teoría de la selección natural.

B. Los puntos clave de su teoría son los siguientes:

1) Los miembros varían en forma y comportamiento, gran parte de la variación es hereditaria.

2) Algunas variedades de rasgos hereditarios mejorarán las posibilidades de supervivencia y reproducción.

3) Aquellos con mejores posibilidades tendrán más probabilidades de reproducirse y transmitir los rasgos adaptativos con mayor frecuencia en las generaciones futuras (selección natural).

4) Con el tiempo, el carácter de una población puede cambiar y dar lugar a diferentes líneas de organismos (evolución).

Copyright 1997 por Steven Wormsley
Última actualización el 24 de agosto de 1997 por Steven Wormsley


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