De los 92 elementos naturales de la Tierra, sólo seis constituyen aproximadamente el 99% de todos los tejidos vivos. Carbono Hidrógeno Nitrógeno

Transcripción

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2 Elementos biológicamente importantes De los 92 elementos naturales de la Tierra, sólo seis constituyen aproximadamente el 99% de todos los tejidos vivos. Carbono Hidrógeno Nitrógeno CHNOPS Oxígeno Fósforo Azufre Los átomos de todos estos elementos necesitan ganar electrones para completar sus niveles de energía exteriores. Así, generalmente forman enlaces covalentes. Dado que estos átomos son pequeños, los electrones compartidos en los enlaces se mantienen próximos a los núcleos, produciendo moléculas muy estables. Más aun, con excepción del hidrógeno, los átomos de todos estos elementos pueden formar enlaces con dos o más átomos, haciendo posible la constitución de las moléculas grandes y complejas esenciales para las estructuras y funciones de los sistemas vivos.

3 MOLÉCULAS BIOLÓGICAMENTE IMPORTANTES CARBOHIDRATOS LÍPIDOS PROTEÍNAS C H N O P S NUCLEÓTIDOS Liberan energía cuando se oxidan

4 EL ESQUELETO DE CARBONO Puede formar 4 enlaces covalentes con 4 átomos diferentes. Pueden formar enlaces entre sí. H I D R O C A R B U R O S

5 GRUPOS FUNCIONALES Reemplazan a uno o más H que estarían en un hidrocarburo. Determinan las propiedades químicas de una molécula orgánica. EJEMPLO: grupo hidroxilo (-OH) CH4 METANO CH3OH METANOL

6 GRUPO NOMBRE IMPORTANCIA BIOLÓGICA -OH HIDROXILO Polar, soluble en agua, forma puentes hidrógeno. C=O I OH N H I H H I C=O C=O I H I C H I H O II P OH I OH CARBOXILO AMINO ALDEHÍDO CETONA METILO FOSFATO Ác. Débil (dador de H). Cuando pierde un H adquiere carga negativa. Base débil (aceptor de H). Cuando acepta un H adquiere carga positiva. Polar, soluble en agua, caracteriza a algunos azúcares. Polar, soluble en agua, caracteriza a otros azúcares. Hidrofóbico, insoluble en agua. Ác. (dador de H) en solución presenta habitualmente carga negativa.

7 ISÓMEROS Y ACTIVIDAD BIOLÓGICA ISÓMEROS ESTRUCTURALES ISÓMEROS ÓPTICOS

8 El factor energético Enlaces covalentes fuertes y estables. Si los átomos poseen suficiente energía cinética, el enlace se romperá y los átomos se separarán unos de otros. La E que debe suministrarse para romper el enlace en condiciones estándar de Tº y Presión se expresan en Kilocalorías por mol. Los átomos liberados tienden a formar nuevos enlaces covalentes idénticos o diferentes lo cual depende de: Tº PRESIÓN ÁTOMOS DISPONIBLES EN LA VECINDAD INMEDIATA

9 CARBOHIDRATOS Moléculas fundamentales de almacenamiento de E. Forman parte de estructuras de células vivas. MONOSACÁRIDOS RIBOSA GLUCOSA FRUCTOSA DISACÁRIDOS SACAROSA MALTOSA LACTOSA POLISACÁRIDOS CELULOSA ALMIDÓN

10 Formados por C, H y O. Monosacáridos (CH 2 O)n C3H 6 O3 C 8 H 16 O 8 (Carbohidratos o hidratos de carbono)

11 Poseen grupos hidroxilo y un grupo aldehído o cetona. Altamente solubles en agua.

12 En solución producen una estructura en anillo. OH debajo del plano del anillo Esta pequeña diferencia lleva a diferencias muy significativas en las propiedades de las moléculas más grandes formadas por los seres vivos a partir de la glucosa. OH encima del plano del anillo

13 Pueden quemarse u oxidarse y producir dióxido de carbono y agua. (CH2O)n + no2 (CO2)n + (H2O)n Esta reacción libera E, por lo que es la fuente principal de E para humanos y otros vertebrados. Un mol de glucosa libera 673 Kilocalorías

14 Disacáridos En otros organismos se transportan así (caña de azúcar). Es una condensación de monosacáridos (se elimina una molécula de H2O). Cuando se escinde para uso como fuente de E, la molécula de agua vuelve a añadirse (hidrólisis). Esta hidrólisis libera E.

15 Polisacáridos de almacenamiento Monosacáridos unidos en cadenas largas. ALMIDÓN ppal. reserva alimenticia de la mayoría de las plantas. GLUCÓGENO ppal. forma de almacenamiento en la mayoría de los animales.

16 Polisacáridos estructurales CELULOSA ppal. molécula estructural de las plantas. Forman parte de la pared celular. Sólo algunos animales e insectos pueden usarla como fuente de E por m.o. que habitan en su aparato digestivo. QUITINA componente ppal. Del exoesqueleto de insectos y crustáceos y paredes celulares de muchos hongos.

17 LÍPIDOS Insolubles en solventes polares (Agua) pero sí en solventes orgánicos no polares (cloroformo, éter y benceno). Moléculas de Almacenamiento (grasas y aceites). Moléculas Estructurales (fosfolípidos, glucolípidos y ceras). Mensajeros químicos.

18 Grasas y aceites Mayor proporción de enlaces Carbono-Hidrógeno, ricos en E por lo que contienen más E química. 3 moléculas de ácido graso unidas a 1 de glicerol (triglicéridos). Las propiedades físicas de una grasa están determinadas por las longitudes de sus cadenas de ácidos grasos y dependen también de si las cadenas son saturadas o no saturadas. Tejido graso rodea a algunos órganos como a los riñones de los mamíferos, y sirven para protegerlos de una conmoción física. Los mamíferos tienen una capa de grasa que se encuentra debajo de la piel y que sirve como aislante térmico.

19 Fosfolípidos Formados por dos ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol, y por un grupo fosfato unido al glicerol. Las "colas" de ácido graso son no polares y por lo tanto, hidrofóbicas ; la "cabeza" polar que contiene a los grupos fosfato es soluble, (hidrofílica).

20 GLUCOLÍPIDOS: son componentes importantes de las membranas celulares en las que cumplen funciones de reconocimiento celular. CERAS: lubricantes e impermeabilizantes de animales, panales de abejas. En plantas sobre hojas y frutos para protegerlas de la pérdida de agua y aislar del frío los tejidos internos. ESTEROIDES (colesterol): se encuentra en las membranas celulares, da rigidez a las membranas y evita su congelamiento a muy bajas temperaturas. Es componente principal de la vaina de mielina, la membrana lipídica que envuelve a las fibras nerviosas de conducción rápida, acelerando el impulso nervioso.

21 AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS Cada aminoácido contiene un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH) unidos a un átomo de carbono central. Existen 20 aa que forman las proteínas. A partir de ellos, se puede sintetizar una inmensa variedad de diferentes tipos proteínas, cada una de las cuales cumple una función altamente específica en los sistemas vivos.

22 NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS Los ácidos nucleicos están formados por cadenas largas de nucleótidos. Están formados por tres subunidades: un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada; esta última tiene las propiedades de una base y, además, contiene nitrógeno. Los nucleótidos pueden unirse en cadenas largas para formar ADN Y ARN. El principal portador de energía, en casi todos los procesos biológicos, es una molécula llamada adenosín trifosfato o ATP.

23 Hidrólisis del ATP

24 HETERÓTROFOS: organismos que dependen de fuentes externas de moléculas orgánicas para obtener su energía y sus moléculas estructurales. AUTÓTROFOS: son capaces de sintetizar sus propias moléculas orgánicas ricas en energía a partir de sustancias inorgánicas simples.

25 PROCARIOTAS: material genético en forma de una molécula grande y circular de ADN a la que están débilmente asociadas diversas proteínas, sin membrana nuclear (nucleoide). EUCARIOTAS: el ADN es lineal y está fuertemente unido a proteínas especiales, rodeado por una doble membrana (envoltura nuclear).