1. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS
Uno de los retos de la Biología actual es la descripción de los complejos
mecanismos químicos y físicos que sustentan la vida
BIOELEMENTOS
Elementos químicos de la
materia viva
BIOMOLÉCULAS
Moléculas que componen a los
seres vivos
2. MAPA CONCEPTUAL
La materia viva
Bioelementos
Primarios Secundarios
Oligoelementos
Está formada por
Enlaces químicos
Por su abundancia son
Establecen
Biomoléculas
Formando
Inorgánicas
Orgánica
Sales minerales
Agua
Proteínas
Glúcidos
Lípidos
Nucleótidos
Son
Son
Energética
Dinámica
De tipo De función
Estructural
Si su proporción es muy pequeña
3. BIOELEMENTOS
Elementos químicos de la materia viva
(a) Primarios o macroelementos
(b) Secundarios o microelementos
(c) Oligoelementos o elementos traza
Bioelementos
Primarios Secundarios
Oligoelementos
Por su abundancia son Si su proporción es muy pequeña
4. (a) BIOELEMENTOS PRIMARIOS
Imprescindibles para formar los tipos principales de moléculas
biológicas
Son los más abundantes 95% de la masa total de un ser vivo
Oxígeno (O)
Carbono (C)
Hidrógeno (H)
Nitrógeno (N)
Fósforo (P)
Azufre (S)
5. (b) BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
En menor porcentanje (3,3%), pero imprescindibles para seres vivos
Cloro (Cl-)
Magnesio (Mg2+)
Contracción muscular
Constituyente de huesos y dientes
Coagulación sanguínea
Constituyente de la clorofila
Otras funciones
Movimiento celular
Regulación del funcionamiento enzimático, etc.
Sodio (Na+)
Potasio (K+)
Calcio (Ca2+)
Conducción del impulso nervioso
Balance de agua en sangre y fluido intersticial
6. (c) OLIGOELEMENTOS
Manganeso (Mn)
Hierro (Fe)
Cobalto (Co)
Cobre (Cu)
Zinc (Zn)
Boro (B)
Aluminio (Al)
Vanadio (V)
Molibdeno (Mo)
Yodo (I)
Silicio (Si)
Fluor (F)
Selenio (Se)
Presentes en organismos en cantidades muy pequeñas (menos del
0,1%), pero indispensables para el desarrollo armónico del organismo
Funciones catalíticas imprescindibles
7. BIOMOLÉCULAS
(a) Inorgánicas
(b) Orgánicas
Moléculas que componen a los seres vivos
Distintas formas de asociación entre bioelementos
Biomoléculas
Inorgánicas
Orgánica
De tipo
8. (a) BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS
No son formadas sólo por los seres vivos, pero son muy importantes
para ellos
(1) Agua
(2) Sales minerales
Biomoléculas
Inorgánicas
Sales minerales
Agua
Son
De tipo
14. POLARIDAD DE LA MOLÉCULA DE AGUA
DIPOLO
Extremo positivo sobre átomos de hidrógeno, y extremo negativo
sobre el átomo de oxígeno
15. Al existir un dipolo en la molécula, ésta puede atraer a sus vecinas
por fuerzas de atracción entre cargas de diferente signo. Estas
fuerzas se denominan atracción dipolo-dipolo
POLARIDAD DE LA MOLÉCULA DE AGUA
16. PUENTES DE HIDRÓGENO
La atracción dipolo-dipolo, que es
inusualmente fuerte, se denomina
puente de hidrógeno
21. PROPIEDADES DEL AGUA
Capilaridad Movimiento ascendente de un líquido en un tubo estrecho
fuerzas entre
moléculas de agua
fuerzas entre las
moléculas de agua y
paredes del capilar
atracción cohesiva
22. Alto calor específico
Cantidad de calor que necesita una sustancia
para subir 1ºC la temperatura de 1 gramo de
dicha sustancia
Calor específico
se necesita mucho calor para que el agua
aumente su temperatura
se desprende mucho calor cuando ésta se
enfría
no es fácil que el agua se caliente ni que
se enfríe
Gran parte del calor es usado para romper
los puentes de hidrógeno. Una vez
conseguido esto, el calor se invierte en
aumentar el movimiento de las moléculas,
aumentando con ello la Tº
23. Icebergs
grandes porciones flotantes de
glaciares muy frecuentes en las
regiones polares
Congelación y Densidad
En estado sólido (hielo), el agua es menos densa que en estado líquido
24. Densidad = Masa
Volumen
> 4ºC
0 - 4ºC
Moléculas se
acercan
Moléculas se
distancian
- T°C
Disminuye el movimiento
Aumenta el volumen y por lo
tanto disminuye la densidad
Disminuye el
volumen
25. EL AGUA COMO DISOLVENTE
Uniones ion-dipolo > Enlace iónico de la sal
> Puentes de hidrógeno del agua
De compuestos iónicos
De compuestos polares Como Alcoholes
Aldehidos
Cetonas
Establece puentes de
hidrógeno con ellos
Capacidad de solvatar:
separar o disolver iones
26. (b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS
Sintetizadas exclusivamente por seres vivos
Se estructuran a base de átomos de carbono
(1) Carbohidratos
(2) Proteínas
(3) Lípidos
(4) Moléculas hechas de nucleótidos
Biomoléculas
Orgánica
Proteínas
Glúcidos
Lípidos
Nucleótidos
Son
De tipo
27. (b) BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS
Las moléculas orgánicas van a tener determinadas agrupaciones
características de átomos que reciben el nombre de grupos funcionales
Grupos de átomos unidos a una
cadena de carbonos e hidrógenos
Grupos funcionales de importancia en Biología:
Hidroxilo (OH)
Carboxilo (COOH)
Amino (NH2)
Fosfato (H3PO4)
28. HIDROXILO (OH)
Hace que las moléculas sean hidrosolubles
Abundante en azúcares
CARBOXILO (COOH)
Moléculas que lo poseen se llaman ácidos liberan un protón (H+)
En aminoácidos y ácidos grasos
AMINO (NH2)
En aminoácidos
FOSFATO (H3PO4)
En fosfolípidos y en nucleótidos
Se representa como P
30. (1) CARBOHIDRATOS (CH2O)n
(Construidos de azúcares simples)
Se clasifican según el número de unidades de azúcar que contienen:
Monosacáridos
Disacáridos
Polisacáridos
Carbohidratos
Unidad (azúcar)
Enlace glucosídico (covalente)
Enlace glucosídico
31. Triosas
Pentosas
Hexosas
Monosacáridos
De 3 átomos de carbono (C3H6O3)
De 5 átomos de carbono (C5H10O5)
De 6 átomos de carbono (C6H12O6)
Dihidroxiacetona
Ejemplos: Gliceraldehído Participan en el
metabolismo de los
azúcares
Ribosa
Desoxirribosa
Ejemplos: Parte de la estructura
de nucleótidos
Glucosa
Fructosa
Galactosa
Ejemplos: Por contener muchos
grupos hidroxilo son muy
hidrosolubles
Unidad (azúcar)
33. Polisacáridos
Almidón
Glucógeno
Celulosa
Forma en que las plantas almacenan
glucosa en semillas y otras estructuras
“Harina” forma saludable de consumir
carbohidratos (como alternativa a dulces)
Forma en que los animales almacenan
glucosa, principalmente en el hígado
No sirve para almacenamiento, sino que
cumple un papel estructural, ej. pared
celular
34. FUNCIONES DE CARBOHIDRATOS
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energía
Función energética fuente de energía inmediata para la célula
destacan:
Se oxida Reduce a “otros”
electrones
Función estructural por algunos polisacáridos entre los que
Celulosa
Quitina principal componente de exoesqueleto de
artrópodos
Función protectora
Ciertos polisacáridos estructurales se asocian con proteínas y recubren
los epitelios respiratorio y digestivo (mucinas de secreción)
Función de reconocimiento
Debido a la presencia de algunos oligosacáridos sobre la superficie de
la membrana celular
36. (2) PROTEÍNAS
Constituyen el 50% de masa seca de seres vivos
Responsables de características de células
Una célula difiere de otra por el tipo de proteína que predomina
en ella, especialmente en lo que a su función se refiere
37. ESTRUCTURA
Polímeros de aminoácidos (aa)
Se caracterizan por poseer un grupo
carboxilo (-COOH) y un grupo amino
(-NH2)
Las otras 2 valencias del carbono se saturan con un átomo de H y
un grupo variable denominado radical R
Se distinguen 20 tipos de aa
38. Los aa se unen por enlace covalente formado por deshidratación
Enlace peptídico
Entre el grupo carboxilo de un aa y el grupo amino del siguiente
con desprendimiento de una molécula de agua
39. Hay 20 tipos de aa en las proteínas
No polares
Alanina
Valina
Leucina
Isoleucina
Metionina
Fenilalanina
Triptófano
Polares sin carga
Glicina
Serina
Treonina
Cisteína
Asparina
Glutamina
Tirosina
Ácidos
Ácido aspártico
Ácido glutámico
Básicos
Lisina
Arginina
Histidina
40. NIVELES DE ORGANIZACIÓN
(a) Estructura primaria
Es la secuencia lineal de aa, es decir, el orden en que están
colocados los aa en una proteína
La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma
que ésta adopte
41. (b) Estructura secundaria
Corresponde a plegamientos que se forman debido a
interacciones entre aa no adyacentes
Entre las interacciones responsables de la e. secundaria
están los puentes de hidrógeno
Existen 2 tipos de estructura secundaria:
Forma helicoidal
Forma laminar
42. Forma helicoidal
La estructura primaria se enrolla helicoidalmente
sobre sí misma. Se debe a la formación de puentes
de hidrógeno entre –C=O de un aa y el –NH- del
cuarto aa siguiente
Predomina en proteínas fibrosas (ej. colágeno,
elastina, queratina y seda). Estas fibras son elásticas
debido a que los puentes de H se forman y se
destruyen
44. (c) Estructura terciaria
Es la forma tridimensional, generalmente globular, de una proteína
cuya estructura secundaria se ha plegado sobre sí misma, debido a
interacciones entre aa no adyacentes
45. Se mantiene estable gracias a enlaces entre radicales R de aa:
Puentes disulfuro entre radicales de aa que tienen S
Puentes de hidrógeno
Puentes eléctricos
Interacciones hidrófobas
46. La estructura terciaria es esencial para la función de una proteína
Alteración desnaturalización
en un anticuerpo no se une al antígeno
en un receptor de membrana no captará la señal que
corresponde
en una enzima no calzará con reactantes
47. (d) Estructura cuaternaria
Unión, mediante enlaces débiles (no covalentes),
de más de una cadena polipeptídica (subunidad o
protómero) con estructura terciaria, para formar
un complejo proteico
Ejemplos:
Hexoquinasa con 2 subunidades
Hemoglobina con 4 subunidades globulares
48. Los genes determinan el orden de aa en la proteína (E. primaria)
El orden de aa en la proteína determina la forma en que se pliega el
polipéptido (E. secundaria y terciaria)
FORMA FUNCIÓN
Los genes determinan la función de las proteínas
49. FUNCIÓN ESTRUCTURAL
Principales componentes estructurales de células
(crecimiento, desarrollo y reparación de tejidos)
Algunas proteínas constituyen estructuras celulares
Glucoproteínas forman parte de membranas celulares y
actúan como receptores o facilitan el transporte de sustancias
Histonas forman parte de cromosomas que regulan la
expresión de genes
50. FUNCIÓN ESTRUCTURAL
Otras proteínas confieren elasticidad y resistencia a órganos y
tejidos
Colágeno del tejido conjuntivo fibroso (tendones, cartílagos,
pelos)
Elastina del tejido conjuntivo elástico
Queratina de la epidermis
Fibroina segregada por arañas y gusanos de seda para
fabricar telas de araña y capullos de seda, respectivamente
51. FUNCIÓN ENZIMÁTICA
Son las más numerosas y especializadas
Biocatalizadores de reacciones químicas del metabolismo celular
Ácido graso sintetasa cataliza síntesis de ácidos grasos
Consideremos que todas las enzimas son proteínas (hacen posible
las reacciones químicas)
52. FUNCIÓN HORMONAL
Insulina y glucagón regulan niveles de glucosa en la sangre
Hormona del crecimiento
Adrenocorticotrópica regula síntesis de corticosteroides
Calcitonina regula metabolismo del calcio
Acción hormonal en
células adyacentes
Acción hormonal en
células lejanas
53. FUNCIÓN DEFENSIVA
Todos los anticuerpos son proteínas
Inmunoglobulinas actúan como anticuerpos frente a posibles
antígenos
Trombina y fibrinógeno contribuyen a formación de coágulos
sanguíneos para evitar hemorragias
Mucinas efecto germicida y protegen a las mucosas
Algunas toxinas bacterianas (Botulismo), o venenos de serpientes
son proteínas con funciones defensivas
54. FUNCIÓN DE TRANSPORTE
Estructuras encargadas del transporte de sustancias a través de la
membrana plasmáticas ( canales, transportadores y bombas)
Hemoglobina transporta oxígeno en la sangre de vertebrados
Hemocianina transporta oxígeno en la sangre de invertebrados
Mioglobina transporta oxígeno en los músculos
Lipoproteínas transportan lípidos por la sangre
Citocromos transportan electrones
55. FUNCIÓN CONTRÁCTIL
Casi todos los movimientos se deben a la acción de combinaciones de
proteínas
Actina
miofibrillas responsables de la contracción muscular
Miosina
Dineina relacionada con movimiento de cilios y flagelos
Tubulina en microtúbulos, filamentos responsables de movimiento de
cilios y flagelos
56. FUNCIÓN DE RESERVA
Ovoalbúmina clara de huevo
Gliadina del grano de trigo
Hordeína de la cebada
Lactoalbúmina de la leche
Reserva de aa para desarrollo de
embrión
57. FUNCIÓN REGULADORA
Regulan la expresión de ciertos genes
Regulan división celular Ciclina
FUNCIÓN HOMEOSTÁTICA
Mantienen el equilibrio osmótico y actúan con otros sistemas
amortiguadores para mantener constante el pH del medio interno
Estructuras receptoras de señales en la membrana plasmática
59. (3) LÍPIDOS
Grupo diverso de moléculas, con 2 características importantes:
Contienen regiones extensas formadas casi exclusivamente por
H y C, con enlaces C ― C
C ― H
No polares
Regiones no polares lípidos son hidrofóbicos
Aceites, grasas y ceras
Fosfolípidos
Esteroides
Lípidos
60. ACEITES, GRASAS Y CERAS
Sólo contienen C, H y O
Contienen una o más subunidades de ácido graso
Largas cadenas de C e
H con grupo carboxilo
en extremo
Grupo
carboxilo
En general, no tienen estructuras en forma de anillo
61. GRASAS Y ACEITES
Nombre químico: Triglicéridos
Deshidratación
Se utilizan como almacén de energía a largo plazo, tanto
en plantas como animales almacenan cierta cantidad
de energía en menos masa que los carbohidratos
62.
63. GRASAS Y ACEITES
Con enlaces sencillos en cadenas
de C está saturado porque está
“lleno” de átomos de H: tiene el
mayor N° posible de átomos de H
Si hay dobles enlaces entre
algunos átomos de C está
insaturado, tiene menos átomos
de H
64. GRASAS ACEITES
Sin dobles enlaces
cadena de ácido graso es recta
ácidos grasos pueden acomodarse
muy juntos , por lo que forman un
sólido a T° ambiente
Con dobles enlaces
Dobles enlaces producen
flexiones en la cadena de ácido
graso
Flexiones mantienen separadas
las moléculas de aceite, por lo que
son líquidos a T° ambiente
65. CERAS
Se forman por la unión de un ácido graso y un monoalcohol, mediante
un enlace éster
66. CERAS
Químicamente similares a grasas altamente saturadas, por lo
que son sólidas a T° ambiente
Molécula completamente apolar, hidrófoba función típica consiste
en servir de impermeabilizante
En plantas terrestres:
Recubrimiento impermeable en
hojas y tallos
En animales:
Impermeabilizantes para el pelo de
mamíferos y pluma de aves
Impermeabilizantes para
exoesqueletos de insectos
Construcción de complejas
estructuras como colmenas
67. FOSFOLÍPIDOS
Similares a aceites con excepción de que uno de los 3 ácidos
grasos es reemplazado por un grupo fosfato que tiene unido un
grupo funcional polar corto, el cual generalmente contiene N
68. Colas hidrofóbicas insolubles
en agua
Cabeza polar tiene carga
eléctrica y es soluble en agua
(hidrofílica)
FOSFOLÍPIDOS
70. ESTEROIDES
Estructuralmente diferentes de todos los demás lípidos
4 anillos de C fusionados, de los cuales se proyectan diversos grupos
funcionales
Las diferencias en los grupos funcionales unidos a los anillos pueden dar
como resultado, grandes diferencias en la función de los esteroides
71. FUNCIONES
F. de reserva: son la principal reserva energética del organismo
F. estructural: forman las bicapas lipídicas de membranas celulares.
Recubren y proporcionan consistencia a los órganos, y protegen
mecánicamente estructuras o son aislantes térmicos como el tejido
adiposo. Forman cubiertas impermeables en plantas o animales
F. catalítica: aportan vitaminas que facilitan el trabajo de enzimas en las
reacciones biológicas. En ausencia de la vitamina, la enzima no puede
funcionar con todos los perjuicios que puede ocasionar. Ej. retinoides
(vitamina A), tocoferoles (vitamina E), naftoquinonas (vitamina K) y
calciferoles (vitamina D).
F. informativa: muchas hormonas tienen estructura lipídica (esteroides,
prostaglandinas, leucotrienos, calciferoles, etc) y constituyen señales
químicas que permiten la adaptación del organismo a diversas condiciones
ambientales
73. ACIDOS NUCLEICOS
Largas cadenas de subunidades similares llamadas nucleótidos
(1) Un azúcar (pentosa)
Desoxirribosa
Ribosa
(2) Un grupo fosfato
(3) Una base nitrogenada
76. Los nucleótidos se enlazan en largas cadenas cuando el grupo fosfato de
un nucleótido forma un enlace covalente (unión fosfodiester) con el
azúcar de otro
80. ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
El ADN se encuentra en los cromosomas de todos los seres vivos y sus
sucesión de nucleótidos deletrea la información genética necesaria para
construir las proteínas de
cada organismo
81. CÓDIGO GENÉTICO
regla de correspondencia entre la serie
de nucleótidos de los ácidos nucleicos y
las series de aminoácidos (polipéptidos)
en que se basan las proteínas
83. Coenzimas: NAD
NADP
FAD
NUCLEÓTIDOS LIBRES EN LAS CÉLULAS
Ribonucleótidos y desoxirribonucleótidos forman los ácidos
nucleicos ARN, ADN
Transportadores de energía: ATP
ADP
Mensajeros intracelulares:
AMP cíclico (receptores hormonales)