Aljarafe 1º Bachillerato Ciencias de la Salud LA MATERIA VIVA

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1 Aljarafe 1º Bachillerato Ciencias de la Salud LA MATERIA VIVA Curso / 0

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3 Índice Las biomoléculas orgánicas Grupos funcionales HIDROXILO CARBONILO CARBOXILO AMINO Tipos de biomoléculas orgánicas GLÚCIDOS Funciones Estructural Energética De reserva Tipos de glúcidos Monosacáridos Clasificación En función del número de átomos de Carbono. En función de la posición del grupo carbonilo en la molécula - Aldehído - Cetona Ciclación Monosacáridos más importantes Glucosa Ribosa Fructosa Disacáridos Algunos tipos de disacáridos Maltosa Lactosa Sacarosa Polisacáridos Clasificación De reserva Estructurales 2

4 LÍPIDOS Propiedades Insolubilidad en sustancias polares Solubilidad en sustancias apolares Untuosidad Clasificación Saponificables Ácidos grasos Ácidos grasos saturados Ácidos grasos insaturados Tipos de lípidos saponificables Grasas o acilglicéridos - Aceites - Sebos Fosfolípidos - Fosfoglicéridos - Esfingolípidos Glucolípidos Ceras Insaponificables Esteroides Terpenos PROTEÍNAS Estructura Primaria Secundaria Terciaria Cuaternaria *Desnaturalización de las proteínas Funciones Estructural Transportadora De reserva Contráctil 3

5 Defensiva Enzimática Hormonal ÁCIDOS NUCLEICOS Monómero Estructura Bases Púricas Pirimidínicas Pentosa Ribosa Desoxirribosa/Deoxiribosa Grupo fosfato Mononucleótido ATP Tipos de ácidos nucleicos ADN (ácido desoxiribonucleico) ARN (ácido ribonucleico) Actividades del ADN y el ARN Replicación del ADN Transcripción del ADN a ARN Traducción del ARN a proteína El Código Genético 4

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7 LA MATERIA VIVA Las biomoléculas orgánicas: Se encuentran únicamente en los seres vivos y son cadenas hidrocarbonadas (esqueleto de carbono unido por enlace covalente a hidrógenos) que se encuentran en forma lineal, ramificada o cíclica. Son esencialmente macromoléculas o polímeros formados por pequeñas unidades llamadas monómeros o sillares estructurales gracias a la polimerización (la acción inversa se denomina despolimerización). Todas las biomoléculas orgánicas realizan una función en el organismo. IIHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII H C C C C C C C C H IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIHHH HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH Grupos funcionales: HIDROXILO CARBONILO 6

8 CARBOXILO AMINO Tipos de biomoléculas orgánicas: GLÚCIDOS (carbohidratos, azúcares) Formados por C, H y O. Funciones Estructural: Ejemplos: Quitina: Forma el exoesqueleto de insectos, crustáceos (artrópodos). Celulosa: Forma parte de las paredes celulares de las células vegetales. 7

9 Energética: Ejemplo: Glucosa: Necesaria para la respiración celular y almacenamiento de energía. De reserva: Ejemplo: Almidón: Presente en células vegetales. Tipos de glúcidos: Monosacáridos (azúcares simples): Son la unidad de los hidratos de carbono, constituidos por una sola molécula de azúcar, un monómero. C n H 2n O n Clasificación: En función del número de átomos de Carbono: - Trioxas - Tetrosas - Pentosas - Hexosas 8

10 En función de la posición del grupo carbonilo en la molécula: Todos los átomos de carbono en un monosacárido están unidos a un grupo hidroxilo, excepto uno que tiene un grupo carbonilo, que puede ser: - Aldehído (CHO), si está en el extremo de la cadena. - Cetona (CO), si se localiza en el interior de la cadena. Aldosa Cetosa *Nomenclatura: se nombran en función del número de átomos de carbono y de si son aldosas o cetosas. Ejemplos: Cetopentosa Aldohexosa (glucosa)... Ciclación: Los monosacáridos son moléculas lineales, pero cuando tienen más de 5 átomos de carbono y se encuentran en una disolución acuosa adquieren forma cíclica. Ejemplo: Glucosa: El grupo hidroxilo del carbono 5 reacciona con el grupo de carbono 1. Se forma un enlace covalente entre el oxígeno del grupo hidroxilo 5 y el carbono 1. El hidrógeno del grupo 5 se une al oxígeno del carbonilo del carbono 1. Los monosacáridos más importantes: Glucosa (aldohexosa): Es el principal combustible utilizado por las células y es el eslabón estructural de muchos polisacáridos. 9

11 Fructosa (cetohexosa): Azúcares de la fruta, en grandes cantidades produce diabetes, obesidad (Sirope de maíz). Ribosa (aldopentosa): Forma parte del ARN (ácido ribonucleico) Disacáridos: Generalmente, constituyen una forma de transporte de monosacáridos dentro de los organismos. Están formados por dos monosacáridos unidos por un enlace covalente llamado enlace O-glucosídico (se da en su forma cíclica). Se produce una reacción entre dos de los grupos hidroxilos (OH-), liberando una molécula de agua (H 2 O). De esta forma, se queda un oxígeno entre ambas moléculas que es el que mantiene el enlace covalente. Algunos tipos de disacáridos: Maltosa: Formado por dos glucosas (α-d-glucosa). 10

12 Lactosa: Azúcar de la leche formada por galactosa y glucosa. Sacarosa: Glucosa y fructosa (azúcar de mesa). Polisacáridos: Largas cadenas de monosacáridos unidos por enlaces O-glucosídicos. Clasificación: De reserva Ejemplos: Almidón: Presente en tubérculos, semillas... Está formado por dos polisacáridos diferentes mezclados: Amilosa y Amilopectina. Glucógeno: Presente en el hígado. Se libera cuando es necesario por falta de reservas. 11

13 Estructurales: Ejemplo: Celulosa: Presente en la pared celular de las células vegetales. Los seres humanos no podemos digerirla, y solo la utilizamos como fibra. Los rumiantes tienen unas bacterias en el tubo digestivo que producen una encima llamada celulasa, y que es capaz de romper la celulosa. LÍPIDOS Contienen C, H, O y, en menor medida, P. Propiedades: Son insolubles en agua y en otras sustancias polares (hidrófobos). Los lípidos son sustancias apolares, pues los átomos que los forman tienen una electronegatividad parecida, y no tiran de ningún átomo en particular. Son solubles en sustancias apolares (cloroformo, benceno, sileno...). Son untuosos. Clasificación: Saponificables (contienen ácidos grasos en sus moléculas): Su nombre se debe a que si lo mezclas con sosa cáustica produce jabón. Ácidos grasos: Son cadenas largas de moléculas hidrocarbonadas con un grupo carboxilo en un extremo (-COOH). Normalmente tienen entre 12 y 24 átomos de carbono y siempre o casi siempre en número par. Ácidos grasos saturados. Sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono. Ácidos grasos no saturados. Tienen al menos un doble enlace entre átomos de carbono y estos dobles enlaces producen una especie de codos en la molécula, algunos son esenciales y tenemos que ingerirlos directamente en la dieta. 12

14 Tipos de lípidos saponificables Grasas o acilglicéridos: Están formadas por una molécula de glicerina o glicerol unida a una, dos o tres moléculas de ácidos grasos por enlace covalente. Se producen por una reacción de esterificación entre la glicerina y los ácidos grasos. Sus funciones son almacenar energía a largo plazo, (proporcionan el doble de energía que los glúcidos), hacer de aislantes térmicos (son malos conductores del calor) y proteger los órganos. - Aceites: Son aquellas grasas que contienen ácidos grasos insaturados. Son líquidos a temperatura ambiente y se encuentran normalmente en aceites vegetales, semillas, pescado azul... - Sebos: Son las grasas animales y contienen ácidos grasos saturados, son sólidos a temperatura ambiente. Fosfolípidos: Su nombre se debe a que el ácido fosfórico forma parte de su composición. - Fosfoglicéridos: Formados por una molécula de glicerol unida a dos ácidos grasos y a un grupo fosfato que a su vez está unido a un grupo alcohol. Son moléculas anfipáticas (una parte de la molécula es completamente apolar hidrófoba y otro de los extremos de la molécula es polar hidrófila). Al ser anfipáticas, la parte hidrófila se queda expuesta al agua y la otra parte se une a otras moléculas iguales. Forman las bicapas lipídicas (membranas biológicas) o micelas. Los liposomas son vesículas formadas por bicapas lipídicas. 13

15 - Esfingolípidos: Se parecen a los fosfolípidos, tanto en función como en estructura. También son anfipáticos, y forman parte de las membranas celulares. Glucolípidos: Son anfipáticos y siempre incluyen moléculas de azúcares en su estructura. Forman parte de las membranas celulares. Ceras: No son anfipáticas. Son completamente apolares e hidrófobas. Una de sus funciones principales es impermeabilizar estructuras. 14

16 Insaponificables (No contienen ácidos grasos en sus moléculas): Esteroides (todos tienen una molécula cíclica de esterano): El colesterol es un esteroide que se encuentra en las membranas celulares para darles rigidez y es precursor de otros esteroides como las hormonas sexuales. Se divide en HDL, complejo molecular que recoge el colesterol de la sangre y lo lleva al hígado (colesterol bueno); y el LDL, complejo molecular que va ensuciando la sangre y taponando los vasos sanguíneos. Terpenos. Pigmentos vegetales, aromas de las plantas... PROTEÍNAS El 50 % de las células si no tuviesen agua serían proteínas. Los principales componentes de las proteínas son: C, H, O, N, y en menor medida, S y P. Hay entre y proteínas muy diversas, y tienen funciones igualmente diversas: transporte, estructurales, reguladoras Lo que tienen todas en común es que su monómero es el aminoácido (grupo amino + carboxilo + átomo de H + radical variable), del cual hay sólo 20 tipos diferentes que forman las proteínas, aunque hacen muchas combinaciones diferentes. Se unen por enlaces peptídicos, que son enlaces covalentes entre un grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino de otro. Al formarse el enlace se pierde o se libera una molécula de agua. Los aminoácidos son anfóteros (actúan como ácido o como base). 15

17 Estructura: Primaria: Secuencia de los aminoácidos que forman una cadena polipeptídica y orden en que se encuentran. Es esto lo que diferencia unas proteínas de otras y lo que determina su función. Secundaria: Es como se va plegando la estructura de la proteína, puede ser α-hélice o lámina-plegada (β). Ambas estructuras pueden combinarse en la misma cadena polipeptídica. Terciaria: La cadena polipeptídica se pliega sobre sí misma adoptando una estructura tridimensional total. 16

18 Fibrosa: Sus funciones son la protección y el soporte. Son prácticamente insolubles. Globular: Se pliegan en forma esférica y son más o menos solubles en disoluciones acuosas. Cuaternaria: Es la asociación de varias cadenas polipeptídicas en una sola proteína. *Desnaturalización de las proteínas: Cuando se cambia el medio o las condiciones físicas o químicas en las que se encuentra la proteína, esta pierde su estructura y por tanto pierde su función. Funciones: Estructural: Ejemplo: Colágeno: Una de las estructuras más importantes que forma son los tendones. 17

19 Transportadora: Ejemplo: Hemoglobina: Transporta el oxígeno por la sangre. Esto se debe a que tiene pequeños átomos de hierro que al oxidarse llevan el oxígeno. De reserva: Ejemplo: Albúmina: Se encuentra en la clara de los huevos, y es muy nutritiva para el embrión. Contráctil: Ejemplos: Actina y Miosina: Son proteínas fibrosas que se deslizan entre sí, provocando contracciones musculares. Defensiva: Ejemplo: Anticuerpos: Neutralizan antígenos que entran en el organismo. 18

20 Enzimática: Ejemplo: Enzimas: Catalizan las reacciones químicas celulares aumentando su velocidad. El enzima se une a los sustratos de la reacción (en el sitio activo, el lugar específico donde puede unirse el sustrato al enzima), formando complejos enzima-sustrato, y al separarse los sustratos aparecen los productos. Esta reacción puede ocurrir entre varios sustratos que pasan a ser un mismo complejo, o a la inversa: un sustrato del que aparecen varios productos. Las enzimas pueden reutilizarse, y son específicas de un sustrato determinado. Se denomina especificidad de sustratos. Hormonal: Ejemplo: Insulina: Regula el metabolismo de la glucosa. Hormona del crecimiento 19

21 ÁCIDOS NUCLEICOS Son moléculas portadoras de la información genética. Son polímeros de nucleótidos, que se unen unos con otros por un enlace llamado fosfodiéster. El enlace se produce entre el grupo OH del fosfato de un nucleótido con el grupo OH de la pentosa, que se encuentra en el carbono 3. Este enlace libera una molécula de H 2 O. Cuando los nucleótidos se encuentran formando una cadena de ácidos nucleicos, a uno de los extremos de la cadena se le llama 5 (fosfato) y al otro 3 (pentosa). Monómero: Los nucleótidos son moléculas formadas por una pentosa, la cual está unida a una base nitrogenada por el carbono 1 y a un fosfato en el carbono 5. Estructura: Bases: Púricas: Adenina y guanina Pirimidínicas: Citosina, timina y uracilo. 20

22 Pentosa: Ribosa: Presenta un grupo OH en el carbono 2. Desoxirribosa/Deoxirribosa: Presenta un grupo H en el carbono 2. Grupo fosfato: Mononucleótido ATP: Es el más importante, la moneda energética de la célula. Tiene una base nitrogenada de adenina, una desoxirribosa y tres ácidos fosfóricos o fosfatos (según el medio). Esta molécula se encarga de captar la energía de reacciones químicas que desprenden energía (esergóricas) y llevarla a otros lugares donde hace falta esa energía, ya que no ocurren reacciones químicas espontáneamente. Tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico): Es la molécula portadora de la información genética, que se transmite de generación en generación y se expresa en la propia célula para controlar sus funciones vitales. Esta molécula tiene como pentosa la molécula de desoxirribosa. Las bases nitrogenadas que aparecen son siempre A, T, G Y C. La molécula de ADN está formada por dos cadenas de desoxirribonucleótidos formando una espiral (doble hélice). Estas cadenas son antiparalelas, y se mantienen unidas 21

23 gracias a puentes de hidrógeno que se producen entre A y T, o entre G y C. Ambas cadenas son complementarias, porque siempre que hay, por ejemplo, A, en la otra siempre va a haber T. La molécula está formada por un esqueleto de azúcar fosfato igual en todos los seres vivos, y la secuencia de bases es lo que hace diferentes unas moléculas de otras. ARN (ácido ribonucleico): Su pentosa es una ribosa y presenta las bases nitrogenadas A, U, C y G. Donde A será siempre complementaria de U y C de G. Forma una única cadena de ribonucleótidos que puede formar una doble hélice si se dobla sobre sí misma. ARN mensajero: Su función es llevar la información del ADN al citoplasma, donde se sintetizan proteínas. ARN transferente: Transporta los aminoácidos a los ribosomas para que se construya la proteína. Cada ARNt es específico para un aminoácido. En el otro extremo se encuentra el anticodón, formado por tres bases que deberán ser complementarias a la cadena de ARNm que se una. 22

24 ARN ribosómico: Forma parte de la estructura de los ribosomas. Actividades del ADN y del ARN: Replicación del ADN: Es semiconservativa, es decir, que a partir del ADN original, cada una de las dos nuevas hélices va a tener una cadena de ese ADN y otra de nueva síntesis. Se produce por complementariedad de bases: cuando el ADN se replica, las dos cadenas que lo forman se separan y sirven de molde para sintetizar nuevas cadenas complementarias. La síntesis de una nueva cadena va en dirección 5 >3 (en relación a la nueva cadena). De este modo hay partes que no se duplican, y que tienen que ir duplicándose a trozos a medida que la hélice se abre (fragmentos de Okazaki). 23

25 Transcripción del ADN a ARN: Consiste en la síntesis de moléculas de ARN complementarias a la secuencia de ADN. Durante la transcripción las dos cadenas de la doble hélice se separan de modo que una porción de una cadena servirá de molde para la síntesis de la molécula de ARN. El proceso es catalizado por la enzima ARN polimerasa, la cual va leyendo la secuencia de bases, y sintetizando la cadena de ARN mediante la unión de los nucleótidos A, U, C y G. Traducción del ARN a proteína: Es el proceso por el cual sintetizamos información contenida en el ARN mensajero para crear una proteina. Esto ocurre en los ribosomas. También interviene el ARN transferente, que lo que hace es llevar los aminoácidos al ribosoma para que se sintetice la proteína. En un ribosoma solo caben 2 ARNt. 1º: El ARNm se une al ribosoma. 2º: Un ARNt, cuyo anticodón es complementario al primer codón del ARNm se une al ribosoma y al ARNm. 3º: Otro ARNt con el anticodón complementario al segundo codón se acerca y se une. Se forma un enlace peptídico entre el primer y el segundo aminoácido 4º: El primer ARNt que llegó deja su aminoácido unido al otro y se marcha, pues su unión con el aminoácido desaparece. 24

26 5º: El ribosoma se desplaza al siguiente codón y otro ARNt llega para unirse a su codón complementario. 6º: Se produce un enlace peptídico entre el segundo aminoácido y el que acaba de llegar, y se libera el ARNt vacío. 7º: El proceso continúa hasta que se sintetiza la proteína completa. Cuando el ribosoma llega a un codón de terminación (STOP) en el ARNm, se para la síntesis. *Codón: Secuencia de tres bases en el ARNm que determina un aminoácido. *Anticodón: Secuencia de tres bases en el ARNt específica para un aminoácido. El código genético: Se sabe qué codones en el ARNm codifican para qué aminoácidos. A esta correspondencia codón-aminoácido, se la conoce como el código genético. Ayudándonos del código podemos averiguar qué proteína se formará a partir de un ARNm conocido. *Flujo de información genética. Dogma central de la biología molecular. 25

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