IES SEVERO OCHOA AMPLIACIÓN DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

Transcripción

1 BIOQUÍMICA 1 IES SEVERO OCHOA AMPLIACIÓN DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

2 NIVELES DE ORGANIZACIÓN 2

3 LA UNIDAD QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS De todos los elementos que integran la Tierra solo una pequeña parte forma parte de la materia viva Bioelementos. La composición química y las macromoléculas (grandes moléculas) que forman los seres vivos son muy similares entre todos ellos Biomoléculas o principios inmediatos. BIOELEMENTOS BIOMOLÉCULAS 3

4 BIOELEMENTOS Son los elementos que constituyen las biomoléculas. BIOELEMENTOS FUNDAMENTALES O PRIMARIOS: 98%: C, H, O, N, P, S. De estos C, H, O, N son los que forman la mayor parte de las biomoléculas. BIOELEMENTOS SECUNDARIOS : 2%: Ca, Na, K, Mg, Cl. OLIGOELEMENTOS: <0,1%: Mo, Mn, Zn, Fe, Cu, F, I, Co. Independientemente de su proporción, todos los bioelementos son imprescindibles para la vida. 4

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6 BIOMOLÉCULAS BIOMOLÉCULAS: INORGÁNICAS: Agua y sales minerales ORGÁNICAS: Glúcidos, Lípidos, Proteínas, Ácidos nucleicos 6

7 EL AGUA PROPORCIÓN: 60 90% del peso de los seres vivos: dependiendo de especie, juventud (+) y tipo de tejido. ENLACE: H 2 O Dos átomos de hidrógeno se unen covalentemente (compartiendo electrones) con uno de oxígeno. 7

8 IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA Es el principal DISOLVENTE BIOLÓGICO: Disuelve especialmente bien los compuestos iónicos. Esto le permite transportar sustancias y ser el medio donde suceden numerosas reacciones químicas. 8

9 IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA Posee elevada CAPACIDAD TÉRMICA: Los enlaces de hidrógeno hacen que se requiera mucha energía (calor específico) para elevar su temperatura. Por ello actúa como almacén de calor (por ejemplo, los mares). Es LÍQUIDA A TEMPERATURA AMBIENTE y tiene su máxima densidad (1g/cm 3 ) a 4ºC. Esto permite que el hielo flote sobre el agua, dificultando la congelación de mares y lagos y permitiendo la vida en ellos. 9

10 MOLÉCULA DEL AGUA EN SUS TRES ESTADOS 10

11 IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA Posee elevada FUERZA DE COHESIÓN entre las moléculas gracias a los puentes de H Es poco compresible (no se comprime bien). Elevada FUERZA DE ADHESIÓN a las paredes del recipiente que la contiene. La fuerza de cohesión y de adhesión permiten la CAPILARIDAD (capacidad para ascender por las paredes de un recipiente, más cuanto más estrecho sea éste). 11

12 CAPILARIDAD 12

13 IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA Presenta ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL: Resistencia de la superficie. ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIÓN: 100ºC. Permite que actúe como refrigerante. 13

14 LAS SALES MINERALES 14

15 SALES MINERALES PRECIPITADAS Función estructural: Dan consistencia a los huesos (fosfato de calcio) y a los caparazones de moluscos y otros organismos (carbonato de calcio). 15

16 SALES MINERALES DISUELTAS En disolución acuosa originan cationes (cargas +) y aniones (cargas -) al interactuar con las moléculas de agua. 16

17 SALES MINERALES DISUELTAS: FUNCIONES Mantienen constante el grado de salinidad y acidez dentro del organismo (disoluciones tampón). Controlan la ósmosis. Generan potenciales eléctricos entre el medio interno y externo celular transmisión del impulso eléctrico entre neuronas, contracción muscular 17

18 SALES MINERALES DISUELTAS: DIFUSIÓN Si dos disoluciones con distinta concentración se ponen en contacto o están separadas por una membrana permeable, el agua y los solutos se desplazan hasta igualar las concentraciones a ambos lados de la membrana. Esto pasa a través de la membrana plasmática con ciertas moléculas de pequeño tamaño (como el oxígeno o el dióxido de carbono). 18

19 SALES MINERALES DISUELTAS: ÓSMOSIS Si dos disoluciones de distinta concentración se encuentran separadas por una membrana semipermeable, el agua pasará desde la menos concentrada (hipotónica) a la más concentrada (hipertónica) hasta igualar concentraciones. 19

20 CONSECUENCIAS DE LA ÓSMOSIS Cuando una célula animal se encuentra en una disolución hipertónica, tiende a salir agua, arrugándose. Cuando una célula vegetal se encuentra en una disolución hipertónica, tiende a salir agua, pudiendo llegar a despegarse la membrana plasmática de la pared celular Plasmólisis. Cuando una célula animal se encentra en una disolución hipotónica, tiende a entrar agua, pudiendo llegar a estallar. Cuando una célula vegetal se encentra en una disolución hipotónica, tiende a entrar agua, si bien la pared celular amortigua este efecto, produciéndose la turgencia. 20

21 CONSECUENCIAS DE LA ÓSMOSIS 21

22 LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS: Se basan fundamentalmente en cadenas de carbono e hidrógeno unidas a otros elementos como oxígeno, nitrógeno, azufre o fósforo. Además, los carbonos puede unirse por enlaces simples, dobles o triples entre sí. 22

23 LOS GLÚCIDOS Formados por C, H y O. Su fórmula básica es: C n H 2n O n 23

24 MONOSACÁRIDOS Glúcidos más simples. Formados por cadenas de : 4 átomos de carbono Tetrosas 5 átomos de carbono Pentosas. Ej. Ribosa, desoxirribosa (presentes en ARN y ADN respectivamente). 6 átomos de carbono Hexosas. Ej. Glucosa, galactosa y fructosa. En agua suelen formar moléculas cíclicas. 24

25 LOS MONOSACÁRIDOS 25

26 DISACÁRIDOS Dos monosacáridos se unen mediante un enlace llamado O- glucosídico, liberándose una molécula de agua. Maltosa: Dos glucosas. Lactosa: Glucosa+galactosa. Sacarosa: Glucosa+fructosa. 26

27 POLISACÁRIDOS Unión de muchas moléculas de monosacáridos por enlaces O-glucosídicos, generalmente glucosas. Pueden ser: LINEALES: Celulosa (pared vegetal) y quitina (exoesqueleto de artrópodos y pared celular de hongos). RAMIFICADAS: Almidón (reserva vegetal) y glucógeno (reserva animal). 27

28 CELULOSA Y QUITINA 28

29 ALMIDÓN Y GLUCÓGENO 29

30 FUNCIONES DE LOS GLÚCIDOS COMBUSTIBLE CELULAR: Principal fuente de energía, la glucosa. ALMACÉN DE RESERVA ENERGÉTICA: Almidón en las plantas y glucógeno en los animales. COMPONENTE ESTRUCTURAL: Celulosa y quitina. Ribosas y desoxirribosas forman parte del ARN y ADN. 30

31 LOS LÍPIDOS Compuestos fundamentalmente por C, H y O. Insolubles en agua. Muchos contienen ácidos grasos, un grupo carboxilo unido a una larga cadena hidrocarbonada. Pueden ser: SATURADOS: No presentan dobles enlaces entre los carbonos. Forman los sebos o grasas, sólidos a temperatura ambiente. INSATURADOS: Presentan dobles enlaces entre los carbonos. Forman los aceites, líquidos a temperatura ambiente. 31

32 ÁCIDOS GRASOS SATURADOS 32 32

33 ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS 33 33

34 CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS 34

35 ACILGLICÉRIDOS Unión de una glicerina (trialcohol) a uno, dos o tres ácidos grasos dando: MONOACILGLICÉRIDOS: Un ácido graso. DIACILGLICÉRIDOS: Dos ácidos grasos. TRIACILGLICÉRIDOS: Tres ácidos grasos. 35

36 MONOACILGLICÉRIDOS 1 ÁCIDO GRASO + GLICERINA 36 36

37 DIACILGLICÉRIDOS 2 ÁCIDOS GRASOS + GLICERINA 37 37

38 TRIACILGLICÉRIDOS 3 ÁCIDOS GRASOS + GLICERINA 38 38

39 CERAS Son muy impermeables (hidrófobos) y recubren y protegen superficies en vegetales y animales. 39

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41 FOSFOLÍPIDOS Presentan un grupo fosfato. La molécula posee carácter anfipático: El extremo del grupo fosfato es hidrófilo (polar). El extremo de los ácidos grasos es hidrófobo (apolar). Esto permite la formación de micelas en el agua y de la bicapa lipídica que forma la membrana celular. 41

42 MICELAS 42 42

43 BICAPA LIPÍDICA 43 43

44 FOSFOLÍPIDOS O FOSFOGLICÉRIDOS 44 44

45 FOSFOLÍPIDOS O FOSFOGLICÉRIDOS 45 45

46 FOSFOLÍPIDOS O FOSFOGLICÉRIDOS 46 46

47 FOSFOLÍPIDOS O FOSFOGLICÉRIDOS 47 47

48 FOSFOLÍPIDOS O FOSFOGLICÉRIDOS x= alcohol aminado 48 48

49 CARÁCTER ANFIPÁTICO DE LOS FOSFOLÍPIDOS 49 49

50 IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS FOSFOLÍPIDOS 50 50

51 IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS FOSFOLÍPIDOS 51 51

52 IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS FOSFOLÍPIDOS 52 52

53 IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS FOSFOLÍPIDOS 53 53

54 Los lípidos anfipáticos pueden formar, entre dos medios acuosos, bicapas. Parte hidrófila Parte hidrófoba Parte hidrófila 54

55 IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS FOSFOLÍPIDOS 55 55

56 IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS FOSFOLÍPIDOS 56 56

57 IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS FOSFOLÍPIDOS 57 57

58 ESTEROIDES Derivados del ciclopentano perhidrofenantreno o esterano. Insolubles en agua. Vitamina D, colesterol, ácidos biliares y hormonas sexuales. 58

59 COLESTEROL 59 59

60 FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS RESERVA ENERGÉTICA: Liberan una gran cantidad de energía por gramo. ESTRUCTURAL: Membranas celulares y ceras protectoras. REGULADORA: Hormonas y vitaminas. 60

61 LAS PROTEÍNAS Formadas por C, H, O y N. Su unidad básica es el aminoácido, del que existen 20 diferentes. Se unen en largas cadenas por medio de enlaces peptídicos entre el grupo carboxilo de un aa y el amino del siguiente, liberándose una molécula de agua. 61

62 LOS AMINOÁCIDOS En un aminoácido tenemos un carbono (llamado carbono α) unido a: Un grupo amino NH 2 Un grupo ácido (-COOH) Un H Un radical R, distinto para cada aa 62 62

63 EL ENLACE PEPTÍDICO Enlace que se produce entre el grupo carboxilo (- COOH) de un aminoácido y el grupo amino (- NH 2 )del siguiente 63 63

64 PÉPTIDOS, POLIPÉPTIDOS Y PROTEÍNAS Una cadena corta de aa es un péptido. Una cadena de centenares de aa es un polipéptido o cadena polipeptídica. Una proteína es mucho más que uno o varios polipéptidos: consta de una estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria que le da su funcionalidad y especificidad (existen infinidad de proteínas diferentes y son específicas de cada especie e incluso de cada individuo). 64

65 PROTEÍNAS 65

66 ESTRUCTURA PRIMARIA DE UNA PROTEÍNA SECUENCIA DE AMINOÁCIDOS EN LA CADENA PEPTÍDICA 66 66

67 ESTRUCTURA SECUNDARIA DE UNA PROTEÍNA Disposición de la cadena de aminoácidos (estructura primaria) en el espacio. Depende del número de enlaces de hidrógeno que se puedan formar entre aminoácidos. Existen dos estructuras fundamentales: Estructura en α-hélice. Configuración β 67 67

68 ESTRUCTURA SECUNDARIA EN ALFA- HÉLICE La cadena polipeptídica se enrolla sobre sí misma

69 ESTRUCTURA SECUNDARIA EN CONFIGURACIÓN BETA Cadenas con estructura β- laminar en forma de zig-zag Muy estable 69 69

70 ESTRUCTURA TERCIARIA La estructura secundaria se pliega sobre sí misma y da una configuración globular Se mantiene fija por los enlaces diversos entre los radicales de los aa. 70

71 ESTRUCTURA TERCIARIA 71

72 ESTRUCTURA CUATERNARIA Varias cadenas polipéptidicas iguales o distintas con estructura terciaria se unen por enlaces habitualmente débiles. 72

73 ESTRUCTURA CUATERNARIA Ej. La Hemoglobina está formada por cuatro cadenas y grupos Hemo con hierro. 73

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75 LA DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Los cambios extremos del medio donde se encuentra la proteína: ph, temperatura etc. Provocan que ésta pierda su estructura tridimensional y como consecuencia, su función. Es una situación que puede llegar a ser irreversible. 75

76 FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS ESTRUCTURAL: Dan elasticidad y resistencia como el colágeno (hueso, cartílago) y la queratina (uñas, pelo). TRANSPORTADORA: Como la hemoglobina (O2) y las proteínas transportadoras del colesterol. REGULADORA: Como la insulina (regula los niveles de glucosa en sangre) y la hormona del crecimiento. CONTRÁCTIL: Como la actina y la miosina de las fibras musculares. DEFENSA INMUNITARIA: Como los anticuerpos. ENZIMÁTICA O BIOCATALIZADORA: Facilita y acelera las reacciones metabólicas. 76

77 FUNCIÓN DE TRANSPORTE Hemoglobina, HDL 77

78 FUNCIÓN INMUNITARIA Inmunoglobulinas 78

79 FUNCIÓN CONTRÁCTIL Actina y miosina: contracción muscular 79

80 FUNCIÓN ENZIMÁTICA 80

81 EJEMPLO DE CATÁLISIS ENZIMÁTICA

82 LOS ÁCIDOS NUCLEICOS C, H, O, N, P Formados por una unidad básica llamada NUCLEÓTIDO: ÁCIDO FOSFÓRICO: H 3 PO 4 PENTOSA: Ribosa (ARN) 2-desoxirribosa (ADN) BASE NITROGENADA: Púricas: Adenina (A) y Guanina (G) Pirimidínicas: Citosina (C), Timina (T) y Uracilo (U) 82

83 BASES NITROGENADAS 83 83

84 EL ADN Los nucleótidos se unen entre sí con enlaces covalentes fosfodiéster El grupo fosfato se une por una parte con el carbono 3 de una pentosa y por otra con en 5 de la siguiente 84 84

85 TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS ADN: Ácido desoxirribonucleico. Presenta estructura en doble hélice. Contiene desoxirribosa, C, T, A y G. ARN: Ácido ribonucleico. Sintetiza las proteínas. Es lineal. Contiene C, U, A y G 85

86 ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN La secuencia de nucleótidos monocatenaria El número de hebras diferentes que se pueden formar combinando A, G, C y T es elevadísimo Estructura la información genética 86 86

87 ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN Disposición de las hebras, que forman una doble hélice, en el espacio Las bases nitrogenadas se enfrentan y unen por enlaces de puentes de hidrógeno 87 87

88 FUNCIÓN DEL ADN Portador de la información hereditaria. Contiene la información codificada, si varía la secuencia de bases nitrogenadas, lo hace la información contenida en ella. Tiene capacidad para duplicarse (hacer una copia exacta de sí mismo). Sirve a la célula para elaborar sus propias proteínas. 88

89 EL ARN Es lineal, aunque según el tipo, la forma en que se presenta es variada. 89

90 EL ARN MENSAJERO ARNm, monocatenario, lineal Copia la información de ADN y la lleva a los ribosomas para que sinteticen proteínas 90 90

91 EL ARN RIBOSÓMICO ARNr, constituye los ribosomas junto con proteínas Presenta lugares para la unión del ARNm y ARNt 91 91

92 EL ARN DE TRANSFERENCIA ARNt, transporta aa hasta el ribosoma donde, según la secuencia especificada por el ARNm, se sintetizan las proteínas Presenta estructura en forma de trébol

93 FIN 93