Uniformidad química del universo.

Transcripción

1 1º EVALUACIÓN. Base química y molecular de la vida. Uniformidad química del universo. Niveles de organización de la material viva. Ciencias biológicas. Bioelementos y biomoléculas. Estados de la materia viva. El agua, sales minerales: difusión y osmosis. Glúcidos y lípidos. Proteínas y enzimas. Ácidos nucleicos: ADN y ARN. Uniformidad química del universo. La química de los seres vivos no es exclusiva. Nuestra química pertenece al universo y todos los elementos químicos que conocemos proceden del gran estallido (Big-Bang). Esta uniformidad química en la materia viva, nos hace pensar en un origen común para todos los seres vivos. Nuestra diferencia con otros seres no vivos es los tipos de enlaces químicos y las proporciones de los elementos químicos. La química de los seres vivo es realmente compleja, ero se hace con los mismos elementos químicos que los otros seres. * Niveles de organización de la materia viva. Lo que estudia la biología es tan grande que lo ordena y lo ha ordenado según su grado de complejidad, siendo por lo tanto los niveles inferiores más sencillos que su inmediato superior.

2 *Ciencias biológicas. Esta ciencia estudia los seres vivos. Un ser vivo es un ser con una química compleja, muy ordenada y además un ser estructurado en células y también esta formado siempre por células y es capaz de nutrirse, relacionarse y reproducirse. *Bioelemento y biomoléculas. BIOELEMENTOS Son los elementos químicos presentes en la materia viva; se le dan también el nombre biogénicos. Los vamos a clasificar según su abundancia en los siguientes grupos: PRIMARIOS O FUNDAMENTALES: Están presentes en la materia viva en un 99% son: C, H, O, N, P y S, (el 95% los cuatro primeros) y además son muy ligeros. Estos elementos son los llamados estructurales. El principal elemento estructural es el Carbono, por sus características químicas como: tiene 4 electrones en su última capa y entonces puede hacer cuatro combinaciones químicas utilizando siempre enlaces covalentes y los enlaces los va a hacer son él mismo y con los demás fundamentales. Este átomo puede dar cadenas lineales, cadenas ramificadas y cadenas cíclicas. C C C= C C C

3 SECUNDARIOS: Ocupan el 1%. Algunos como el calcio son estructurales pero su función principal es que son reguladores, eso significa que ellos intervienen funcionarialmente de la materia. Trabajan de forma iónica (NA +,k +,Ca ++,Cl -,Mg ++ ).Por ejemplo, en las plantas sin el magnesio no se podría sintetizar la clorofila. El Calcio favorece la coagulación sanguínea. OLIGOELEMENTOS: Van en una concentración menor que el 0.1%, son parecidos a los secundarios en su función biológica en que son fundamentales y reguladores (Fe, I, Li ). Por ejemplo sin el hierro tendríamos anemia y el yodo favorece el buen funcionamiento del tiroides porque produce las hormonas tiroideas. *LAS BIOMOLÉCULAS. En la materia viva solo existen las moléculas que son resultantes de la combinación de enlaces (covalentes) químicos de los elementos. Son las molécula presentes en la materia vía. Hay dos grandes grupos. Inorgánicas:(agua, sales minerales) no son estructuras de átomos de carbono, existen tanto dentro como fuera de la materia viva. Orgánica: existen solo dentro de la materia viva, solo las fabrican ellos. Son los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Pertenecen a la química del carbono, son moléculas lineales, ramificadas o cíclicas. Son macromoléculas (polímeros) formados por la unión de moléculas sencillas llamadas monómeros (unidades estructurales) y todos tienen una función. Proteína aminoácido. Polímetro monómero.

4 *El agua. El agua es una biomolécula inorgánica presente en la materia viva. Sin ella no hay vida puesto que la vida surgió en el agua. En ella se desarrollan todas las demás biomoléculas, pero en agua líquida. El más abundante dentro de la materia vivía. Por ejemplo un humano tiene un % de agua y una medusa un90%. No hay reservas de agua por eso los seres vivos la renuevan. Química del agua: esta molécula esta formada por un átomo de oxigeno y dos de hidrogeno y es una molécula covalente dipolar. Esta molécula, debido a que es covalente bipolar se puede unir a otras moléculas de agua mediante puentes de hidrógeno. Esta química le permite al agua sus propiedades físicas. Esta sustancia al a temperatura ambiente es un líquidos. Es el disolvente universal por excelencia, que permite disolver muchas sustancias, sobre todo los compuestos iónicos y los compuestos orgánicos polares. Permite que en ella se desarrollen todas las reacciones químicas celulares (metabolismo) no permite que se de el proceso de transporte. Su densidad adquiere el máximo valor a 4ºC. Lo que hace que cuando se congela, disminuya esta densidad y aumente su volumen. Este hecho permite la vida en los polos porque siguen manteniendo se liquida. El agua tiene un elevado calor especifico, es decir para aumentar 1ºC la temperatura del agua se necesita darle mucha energía porque hace falta romper muchos puentes de hidrógeno.es un excelente termorregulador. También tiene un elevado calor de vaporización. El agua en forma de sudor es el mejor refrigerante. Sin agua en estado líquido no podría existir la vida debido a sus propiedades biológicas. La difusión es el movimiento molecular del agua a través de las membranas biológicas.

5 *Sales minerales. Son otro tipo de biomoléculas orgánicas, estas sustancias químicas, están presentes en la materia viva en muy baja proporción. Se dice que interviene favoreciendo el buen funcionamiento de los ser vivos. Son reguladores fundamentalmente y algunas sales minerales son estructurales. Tipos de sales minerales sales disociadas: forman iones (NA +, k +, Ca ++, Cl -, Mg ++ ). Son reguladoras y dan lugar a estructuras. Sales dolidas: se han precipitado y se han convertido al estado sólido. Co 3 --, PO Dan lugar a estructuras. De todas las funciones que hacen las sales podemos destacar: la regulación de la presión osmótica. La presión osmótica se ejerce cuando hay dos soluciones de concentración iónica diferente separadas por una membrana semipermeable, es decir, que deja pasa el disolvente (agua) pero no el soluto (los iones). Las membranas biológicas (celulares) actúan como membrana semipermeables y entre ellas se pueden producir presiones osmóticas que fuerzan al disolvente (agua) hacia el interior o exterior de las células. Las células de los organismos pluricelulares deben permanecer en equilibro osmótico con los líquidos tisulares que les bañan. Cuando la concentración de soluto de los fluidos extracelulares es igual a la concentración intracelular ambas disoluciones son isotónicas. Si los líquidos intracelulares aumentan su concentración hacen a su medio, un medio hipertónico, respecto al interior celular respecto al interior celular. Como consecuencia las células actúan perdiendo agua, pudiendo ocurrir una deshidratación y muerte de la célula (plasmolisis). Si el medio extracelular se vuelve hipotónico, eso quiere decir que la concentración de soluto es baja y provoca que el agua vaya de fuera hasta dentro de la célula para igualar las presiones osmóticas. Puede ocurrir que las células se hinchen (turgencia).

6 Las células de las plantas tienen una pared muy rígida y por tanto no estalla. Podemos definir el término de osmosis como un tipo de difusión pasiva (por el paso de agua a través de las membranas semipermeables desde una solución más concentrada a una más fluida). Este mecanismo que hace le agua permite que nuestro medio interno celular esta con la misma presión osmótica. Es decir, que nuestro interior se mantenga igualado (medio isotónico). El agua destilada es muy diluida porque hace que el medio exterior sea hipotónico (diluido). *Glúcidos y lípidos. Ver Pág. 15. Glúcidos Son biomoléculas orgánicas que presentan en su composición química abundancia de átomos de C, H, y O. es un grupo muy homogéneo porque suelen cumplir la siguiente relación química: C n H 2n O n. Es un grupo energético, porque dan energía a la materia viva. Son

7 los azucares de la materia viva. Es un grupo de biomoléculas cristalinas. Presentan un sabor dulce y un color blanquecino, en esta sólido (en general). Se pueden clasificar dentro de la materia viva en: Monosacáridos: son los monómeros (unidades básicas y fundamentales de un grupo). No las podemos dividir porque son las más pequeñas. No son hidrolizables (no se dividen). Químicamente hablando este grupo cumple la formula: C n H 2n O n siendo n entre 3 y 7 átomos de carbono (triosa, tetraosa, pentosa, hexosa y heptaosa) Se denominan polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas. La glucosa es un polihidroxialdehido porque tiene el grupo carbonilo en un carbono terminal y por tanto es un aldehído.

8 La fructosa es un polihidroxicetona porque tiene el grupo carbonilo en un carbono no terminal y por tanto es una cetona. Esta química se aprecia realizando la formula estructural de la molécula. La fórmula de la glucosa ciclada es la siguiente: Los monosacáridos empiezan a ciclar a partir de las pentosas. Importancia biológica de los monosacáridos: Son conocidos como azucares y son la fuente fundamental de energía para la célula. La glucosa es fabricada continuamente en las plantas mediante la fotosíntesis a partir del sol. Es energía inmediata celular.

9 Sin glucosa no se puede hacer la respiración celular. Algunos monosacáridos como la ribosa no tienen función energética, sino que tienen función estructural, le da forma a la molécula de ARN. Disacáridos: Un disacárido resulta de la unión de dos monosacáridos mediante un enlace o-glucosídico. Son moléculas hidrolizables (al romperse el enlace se obtienen dos monosacáridos) Glucosa+ fructosa >sacarosa (azúcar) Glucosa+ galactosa >lactosa (leche) Glucosa+ glucosa >maltosa (α glucosídico) Todas son moléculas cristalinas, blanquecinas, de sabor dulce, estado sólido a temperatura ambiente y su enlace es el o glucosídico.

10 Polisacáridos: Son macromoléculas de glúcidos. Se forman por la unión de más de dos monosacáridos. Los mas importantes se forman por la unión de muchas glucosas (siempre enlace o-glucosídico) Es un grupo hidrolizable (se obtienen glúcidos mas pequeños). No son dulces, no son sustancias cristalinas, ni son solubles en agua. No presentan las características generales del grupo. Algunos tienen cadenas ramificadas. Dentro de los polisacáridos distinguimos estas moléculas: Almidón: Son largas cadenas deα glucosa. Lo fabrican las plantas. Es una reserva energética en la planta a corto plazo. Son almacenes de glucosa. Al hidrolizarlo obtenemos glucosa Glucógeno: esta presente en los animales. Son largas cadenas deα glucosa. Son las reservas energéticas a corto plazo de los animales. Se almacenan en el hígado (ahí se forma y ahí se hidroliza). El hígado mantiene la concentración de azúcar en sangre. Celulosa: Son largas cadenas deβ-glucosa. Sólo se fabrica en las plantas. Su función es estructural, le da forma y estructura a la planta fabricando la pared celular. Lípidos Son biomoleculas orgánicas que llevan en su composición química C, H yo. Algunos van a presentar también fósforo (P). Es un grupo muy heterogéneo químicamente hablando. Este grupo es muy rico en hidrógeno y muy pobre en oxígeno. Son insolubles en agua, pero sí son solubles en disolventes orgánicos como el cloroformo o el éter. Clasificación de los lípidos. Los lípidos que tienen en su composición ácidos grasos se denominan saponificables y pueden fabricar jabones. Los lípidos que en su composición no tiene ácidos grasos se denominan insaponificables.

11 -Saponificables: -Insaponificables: Grasas (sebos y aceites Ceras (oído y cutina) Fosfolípidos Terpenos: en animales y plantas (dan color a las plantas) Esteroides (colesterol) Las grasas: químicamente hablando se llaman triacilglicéridos (es decir son ésteres de la glicerina) H 2 -C-OH + Ac 3H2O H-C-OH + Ac > Grasa esterificación H 2 -C-OH + Ac O O H 2 -C-OH +HO-C - CH 2 R H 2 -C-O- C-CH 2 R O O H-C-OH +HO-C - CH 2 R > H-C-O- C-CH 2 R + 3 H 2 O O O H 2 -C-OH +HO-C - CH 2 R H 2 -C-O-C-CH 2 R Glicerina 3 alcoholes La reacción de esterificación es: ácido + alcohol ->éster +agua Son los componentes que identifican a las grasas. Su química es la de hidrocarburos de larga cadena (entre 12 y 24 carbonos) y el carbono 1 presenta un grupo ácido COOH)

12 Si la cadena hidrocarbonada está toda ella saturada de hidrógeno, el ácido graso se llama saturado y son siempre de origen animal. Si la cadena hidrocarbonada no está saturada porque lleva la presencia de algún doble enlace está insaturada y suelen ser de origen vegetal. Las grasas de origen animal son sólidas a temperatura ambiente y las grasas de origen vegetal son líquidas a temperatura ambiente. Las grasas son reservas a largo plazo: un gramo de grasa metabolizada, libera el doble de energía que un gramo de grasa de glúcidos. Las grasas también conservan el calor y son excelentes aislantes térmicos y amortiguadores. Fosfolípidos: resultan de la unión de la glicerina o glicerol con dos ácidos grasos y un ácido fosfórico.

13 Estas moléculas son muy anfipaticas porque repelen el agua ya que tienen una parte apolar que es muy hidrofoba (fobia al agua) y una parte polar, muy hidrófila(atrae al agua). Este carácter permite que se organicen en el agua y dar la base estructural a las membranas biológicas. Insaponificables: No forman ésteres y son: 1. Los terpenos: abundan en las plantas. Los carotenoides dan color. Las vitaminas, por ejemplo, son derivados de los terpenos. 2. Los esteroides: son lípidos fabricados por los animales. El colesterol está en las membranas de los animales, que son muy flexibles. De él derivan otras sustancias como los ácidos biliares, las hormonas sexuales y algunas vitaminas. Proteínas Las proteínas son biomoléculas orgánicas que llevan en su composición C, H, O y N y algunas pueden llevar S y P. las proteínas son largas cadenas de aminoácidos. Un aminoácido es la unidad fundamental de las proteínas, químicamente hablando es un carbono asimétrico unido a cuatro radicales:

14 Según los radicales existen 20 aminoácidos distintos. Los aminoácidos se unen entre sí mediante enlaces peptídicos. H O H O H O H H 2 N C C OH+H 2 N C C OH > H 2 N C C N C COOH R R R H R