+1 LA BASE MOLECULAR Y FISICOQUÍMICA DE LA VIDA

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1 +1 LA BASE MOLECULAR Y FISICOQUÍMICA DE LA VIDA 1.1 Ls cmpnentes químics de la célula. Tips, estructura, prpiedades y funcines. Es una intrducción al blque I 1.2 Bielements y ligelements. Ls bielements. Intrducción. Bielements primaris, Grup del C e H; Grup del O, N, S y P. Bielements secundaris; bielements abundantes; Oligelements. 1,1 Intrducción al blque I: Ls cmpnentes químics de la célula BIOELEMENTOS- Tda la bilgía, tds ls seres y ls fenómens vitales se basan en la cmbinación de 25 letras de un alfabet que hace psible el lenguaje de la vida. De esas letras, 6, CHONPS, dan lugar al 98% de la materia viva. Sn ls bielements. Estas letras se cmbinan para dar mléculas bimléculas. BIOELEMENTOS elements bigénics- Sn aquells que frman las mléculas indispensables para la vida, llamadas BIOMOLÉCULAS. C H O N BIOMOLÉCULAS O Principis inmediats BIOMOLÉCULAS principis inmediats sn sustancias rgánicas e inrgánicas, a partir de las cuales se cnstituye la materia viva y están frmadas pr la unión de ls bielements mediante enlaces. Las bimléculas se clasifican en ds grups: -Inrgánicas- llamadas así prque también pueden frmar materiales inertes (rcas, minerales, agua); también reciben el nmbre de materia inrgánica. -Orgánicas- sn mléculas que slamente se encuentran en la materia viva, aunque algunas pueden sintetizarse en el labratri. Tdas cntienen C H y O y el carbn, frma enlaces cvalentes carbn-carbn y/ carbn-hidrógen.... BIOMOLÉCULAS Orgánicas Inrgánicas Agua Sales minerales Alguns gases: O 2, CO 2, N 2,... Glúcids Lípids Prteínas Ácids Nucleics Ls tips de enlaces que frman las mléculas: Cvalente, Iónic y Dónde metems las enzimas, vitaminas y hrmnas? El químic alemán, Wler, sintetizó urea en el labratri y enunció una frase famsa: "Deb anunciarles que pued preparar urea sin necesidad de ningún riñón animal, ya sea de hmbre un perr". Qué imprtancia tuv est?

2 A medida que se iban sintetizand mléculas inrgánicas fue naciend la biquímica, ciencia que estudia las sustancias que cnstituyen ls seres vivs y sus reaccines. Es l mism materia rgánica que materia viva? Es crrect decir que ls seres vivs están frmads pr materia rgánica? Es verdad que tda materia rgánica prcede de un ser viv? Las mléculas rgánicas surgiern en el cald primitiv antes de surgir la vida. Ls principis inmediats se utilizan bilógicamente para tres funcines: estructural (frman estructuras bilógicas), energética (liberan ó almacenan energía), y dinámica (intervienen en reaccines bilógicas). Algunas tienen pcs átms de carbn per tras se llaman macrmléculas que tienen cients, miles hasta millnes de átms y sn enrmes. Las bimléculas rgánicas, atendiend a la lngitud y cmplejidad de su cadena, se pueden clasificar cm mnómers plímers. Ls mnómers sn mléculas pequeñas, unidades mleculares que frman parte de una mlécula mayr. Ls plímers sn agrupacines de mnómers, iguales distints, que cmpnen una mlécula de mayr tamañ. Bielements y ligelements (p ) Ls bielements. Intrducción. Bielements primaris, Grup del C e H; Grup del O, N, S y P. Bielements secundaris; bielements abundantes; Oligelements. Llamams bielements (elements bigénics) a ls átms que cmpnen las bimléculas. Clasificación y prprción. En cualquier ser viv se pueden encntrar alrededr de setenta elements químics, per n tds sn indispensables ni cmunes a tds ls seres. Ests átms se separan en grups, atendiend a la prprción en la que se presentan en ls seres vivs. Hay distintas clasificacines y ptams pr la de Bertrand. Atendiend a su abundancia se pueden clasificar en: Bielements % en la materia viva Primaris 96% C, H, O, N, P, S Secundaris 3,9% Ca, Na, K, Cl, Mg, Átms Oligelements 0,1% Fe, Cu, Zn, Mn, C, M, Ni, I... Ests ligelements aparecen en la mayría de rganisms Vems que n sn exclusivs de ls seres vivs Silici Vanadi Crm Br Seleni Mlibden Flúr Li y Al Ests sól aparecen en grups cncrets.

3 1)Bielements primaris principales: Sn C, H, O, N, P y S Cnstituyen aprximadamente el 96% de la materia viva. Siempre presentes en la materia viva e imprescindibles para frmar ls principales tips de mléculas bilógicas. Ests elements reúnen unas prpiedades que ls hacen adecuads para la vida Frman entre ells enlaces cvalentes muy estables, cmpartiend pares de electrnes. Al tener nº atómic baj, ls e- cmpartids están cerca del núcle y hace que sean mléculas estables. El carbn, xígen y nitrógen pueden frmar enlaces dbles triples. Dada la electrnegatividad del O y del N frman mléculas plares, pr tant slubles en agua, requisit imprescindible para las reaccines vitales. La mayría se incrpran fácilmente prque ls tenems al alcance: O2 CO2, nitrats. (las 4-p 45) En la tabla - palabra CHONPS- encntrams ls elements que sn necesaris para la frmación de las mléculas esenciales para la vida cm las prteínas, carbhidrats, ácids nucleics, etc., y en las ds tablas siguientes se encuentran ls elements que en pequeñas cantidades ayudan al buen funcinamient de ls sistemas en ls seres vivs. Td tip de materia rgánica cntiene ls tres primers; las prteínas tienen siempre, además, N; ls ácids nucleics, siempre P, el cual es, al mism tiemp esencial para cnstituir el ATP (la mlécula energética), y para frmar las membranas celulares (fsflípids); el S, a su vez, frma parte de la metinina y la cisteína, ds aminácids que nrmalmente se encuentran en tdas las prteínas, frman puentes di sulfur y se encuentra en multitud de bimléculas fundamentales (CA, p.ej.). 2)Bielements secundaris: Sn el Mg, Ca, Na, K y Cl. -representan aprximadamente el 3,9 %. -Se hallan en slución cm grups accesris de las bimléculas rgánicas -Desempeñan funcines de vital imprtancia en fisilgía celular. Aunque su prprción es pequeña en ls materiales bilógics (a veces, sin embarg es muy alta: huess, cnchas de mluscs, etc.), suelen ser imprescindibles para ls prcess bilógics: Mg (clrfila de ls rganisms ftsintétics),, Na y K (transmisión nervisa), Ca (cntracción muscular, cagulación sanguínea), etc. 3)Oligelements: Sn: Fe, C, Ni, Zn, Cu, I, Mn, (cmunes a tds) F, Cr, Se, V, B, Mb, Si y Sn. Sn micr cnstituyentes que aparecen en la materia viva en prprción inferir al 0,1% Aún participand en cantidades infinitesimales, n pr ell sn mens imprtantes, pues

4 su carencia puede acarrear graves trastrns para ls rganisms. También el exces prvca trastrns. Hay 60 de ells, per sól 14 sn cmunes. Alguns realizan funcines catalíticas imprescindibles, a pesar de que se hallen en prprción inferir al 0 1%. El Fe: frma parte de la mlécula de hemglbina (prteína transprtadra de xígen). Y citcrms (enzimas de la cadena respiratria) El Cu: cnstituyente de enzimas de xidación -Mn: interviene en la ftólisis del agua durante la ftsíntesis. -Yd: síntesis de la hrmna tiridea -F: esmalte de dientes y huess -C: Vitamina B12 (necesaria para la síntesis de Hemglbina) -Si: prprcina resistencia al tejid cnjuntiv y frma el esquelet de gramíneas, equisets y diatmeas. -Cr: regulación de la glucsa en sangre -Zn: bicatalizadr -Li: sbre neurtransmisres y permeabilidad celular. Se utiliza para prevenir depresines. IDONEIDAD DEL CARBONO PARA LA VIDA El carbn es abundante en la atmósfera en frma de CO2 per es escas en la crteza terrestre (aparece en las rcas calizas. Sin embarg, ls seres vivs tenems grandes prprcines de carbn frmand el esquelet de nuestras bimléculas. El C pasa a ls seres vivs gracias a las plantas, que l incrpran en la ftsíntesis, y de éstas pasa a ls animales. Este element presenta una serie de prpiedades que hacen que sea el idóne para frmar estas mléculas. Estas prpiedades sn las siguientes: 1. Frma enlaces cvalentes, que sn estables y acumulan mucha energía. 2. Puede frmar enlaces, hasta cn cuatr elements distints, l que da variabilidad mlecular. (Tmad nta de la cnfiguración electrónica) 3. Puede frmar enlaces sencills, dbles triples. 4. Se puede unir a trs carbns, frmand largas cadenas cn gran variedad de grups funcinales. 5. Ls cmpuests, siend estables, a la vez, pueden ser transfrmads pr reaccines químicas. 6. La estructura tetraédrica de sus rbitales ls cmpuests de C tienen diferentes cnfiguracines tridimensinales (lineales, cíclicas etc.), imprtantes para sus funcines bilógicas. 7. El carbn unid al xígen frma cmpuests gasess cm CO2, muy estable y sluble en agua, l que favrece el intercambi de dicha mlécula entre la célula y el medi. Est es imprtante para ser utilizad en la ftsíntesis. Tdas estas prpiedades derivan de su pequeñ radi atómic y a la presencia de 4 electrnes en su última capa. Pr qué el Si n fue seleccinad para la vida, teniend valencia IV y siend más abundante que el C, que se halla en prprcines mínimas? La razón es que ls enlaces Si-Si sn inestables y, pr tant, n sn capaces de cnstruir mléculas bilógicamente resistentes. Además, la cmbinación Si-O rigina un cmpuest sólid e insluble (dióxid de Si silicna), casi irrmpible (n reaccina).

5 Cmplement ORIGEN DE LOS BIOELEMENTOS: EVOLUCIÓN QUÍMICA Sms plv de estrellas De la masa del Univers, el 75% es H el 23% He y el 2% elements pesads. La tierra cntiene en la atmósfera CHON y disperss en la crteza. Si y Al en el intermedi y Fe y Ni en el núcle. Tds ls elements químics cmpnentes de ls seres vivs y también de la materia inanimada se han frmad pr un prces de fusión nuclear en las estrellas, especialmente en las supernvas, a partir de elements más sencills, cm el hidrógen y el heli, frmads directamente después de la gran explsión Big-Bang que marcó el inici del Univers. Frmadas las estrellas el rest de ls elements se fuern fabricand en ellas y las estrellas masivassupernvas- al final de su vida explsinan lanzand al espaci su materia. Ls primers rganisms vivs utilizarían ess elements para frmar la materia viva UBICACIÓN EN LA TABLA PERIÓDICA El element más abundante en el univers es el hidrógen. Después el Heli y tds ls demás supnen un pequeñísim prcentaje. En ls seres vivs también es el más abundante. Sin embarg en la tierra (litsfera) hay pc hidrógen. En el planeta, ls elements más cmunes sn: O, Si, Al y Fe. En ls seres vivs ls elements más abundantes sn CHONPS. De ls más de 100 elements que cnstituyen la tabla, 92 sn naturales y ls demás se han btenid artificialmente. Sól 70 frman parte de ella y 22 elements frman parte prcentualmente imprtante en la M.V, siend 16 ls cmunes a tds ells, cn l que deben pseer prpiedades físc-químicas acrdes cn ls prcess químics que llevan a cab. -Exceptuand el O 2, que predmina tant en ls sistemas vivs (60%) cm en ls inertes (48%), ls demás n cinciden. Si es el más abundante en ls seres inertes(si ->

6 26% en inertes) y en ls seres vivs sól trazas., C -> 15% en seres vivs y,14 en inertes). La razón del CHONPS está en sus prpiedades.

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