ORGANIZACIÓN DE LOS SERES VIVOS
LOS BIOELEMENTOS Elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Son unos 70. Primarios: 96% de la materia viva. C, H, O, N, P y S. Forman biomoléculas. Secundarios: En menor proporción. Ca, Na, K, Mg, Cl, Oligoelementos: Concentraciones muy pequeñas. Fe, Cu, Co, Zn, I, F, Desempeñan funciones muy importantes
LA BASE QUÍMICA DE LA VIDA Características de los seres vivos: Composición química característica: agua, glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Complejidad y organización superior a la materia inerte. Necesidad de materia y energía, que obtienen del medio. Catálisis: regulación de las reacciones químicas. Homeostasis: Mantenimiento de las condiciones internas. Crecimiento y desarrollo: los seres vivos crecen y se desarrollan Relación: Respuesta a estímulos Reproducción. Precisan moléculas que contienen información. Evolución: Cambio que permite su adaptación al medio
Bioelementos primarios El C, el H, el O y el N son elementos de pequeña masa atómica y pueden formar entre si enlaces covalentes fuertes y estables. Debido a esto dan lugar a una gran variedad de moléculas y de gran tamaño. De todos ellos el carbono es el mas importante. Este átomo es la base de la química orgánica y de la química de los seres vivos Azufre Se encuentra en dos aminoácidos, presentes en todas las proteínas. Fósforo Forma parte de los nucleótidos, de coenzimas y fosfolípidos
Bioelementos secundarios Magnesio Forma parte de la molécula de clorofila. Calcio Forma parte de estructuras esqueléticas. En forma iónica interviene en la contracción muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso. Sodio Catión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular Potasio Catión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular Cloro Anión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluído intersticial
Oligoelementos Hierro Fundamental para la síntesis de clorofila, y en la hemoglobina que interviene en el transporte de oxígeno. Manganeso Interviene en la fotolisis del agua, durante el proceso de fotosíntesis en las plantas. Iodo Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo Flúor Forma parte del esmalte dentario y de los huesos. Cobalto Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina. Silicio Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas. Cromo Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre. Zinc Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo. Litio Actúa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de depresiones. Molibdeno Forma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de las plantas.
BIOMOLÉCULAS O PRINCIPIOS INMEDIATOS Inorgánicas No tienen cadenas de carbono y también aparecen en la materia inerte Agua Sales minerales Orgánicas Formadas por cadenas de carbono, exclusivas de seres vivos Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos
Agua En promedio supone el 75 % de la masa de los organismos Funciones: 1. Disolvente de sustancias. Medio donde se producen reacciones químicas. 2. Función transportadora: Sangre, savia. 3. Reactivo en reacciones bioquímicas. 4. Termorreguladora: Sudor 5. Esqueleto hidráulico debido a la presión osmótica.
Contenido en agua de diferentes órganos Cerebro...85% Sangre...79% Músculo...75% Hígado...70% Cartílago......55% Huesos...22% Dientes...10%
Sales minerales Precipitadas, en estado sólido: Función esquelética o de sostén (Huesos, conchas, etc.) Disueltas, disociadas en iones. Funciones: Mantenimiento de la presión osmótica Mantenimiento del ph Transmisión impulso nervioso, etc.
Sales minerales: Ósmosis
Sales minerales: Ósmosis
Sales minerales: ph El ph mide la cantidad de iones H + en un medio líquido. En nuestro organismo, el ph óptimo es alrededor de 7. Si se separa de éste valor, algunas sales reaccionan entre sí y compensan la variación de iones H +.
Parte de las moléculas de agua (10-7 moles por litro de agua) están disociadas en iones H+ e iones OH-. (hidroxilo) En el agua pura (neutra) la concentración de protones es de 10-7 moles por litro lo que nos indica que su ph=7. Por lo tanto: es una sustancia neutra Las sales se unen a Protones o a grupos hidroxilo para controlar las variaciones del PH
Biomoléculas orgánicas Hidratos de carbono o glúcidos Lípidos Formados por H, C y O; monosacáridos (glucosa), polisacáridos (glucógeno ó almidón en plantas). Energía! Formados por C,H y O. Diversas formas y funciones: protección, membranas (fosfolípidos), aislamiento térmico (grasas), reserva de energía. Proteínas Formadas por 20 tipos distintos de aminoácidos (esenciales y no esenciales). Diversas funciones: transporte, receptores, estructural (algunas proteínas de membrana), catalizando procesos (enzimas). Ácidos nucleicos Formado por nucleótidos (adenina, guanina, citosina, timina). Se empaqueta en cromosomas. Información genética!!!. Ubicación celular: núcleo.
Formados por C, H y O. Funciones: Energética: proporcionan energía a los seres vivos. Estructural: forman parte de estructuras de los organismos (paredes celulares, etc.) Tipos: Monosacáridos Disacáridos Polisacáridos Glúcidos
Glúcidos: Monosacáridos Formados por una única molécula. Se nombran según su número de carbonos: Triosas (3), tetrosas (4), pentosas (5), hexosas (6). Tienen color blanco, sabor dulce y son solubles en agua (son azúcares). Más importantes: hexosas y pentosas
Hexosas Glucosa: Sangre, músculos, etc. Fructosa: Frutas Galactosa: Leche
Pentosas RIBOSA Función estructural. Forman parte de los ácidos nucleicos (ADN y AR
Pentosas RIBOSA Función estructural. Forman parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN)
Glúcidos: Disacáridos Formados por la unión de dos monosacáridos. Función energética. Color blanco, sabor dulce y solubles en agua (también son azúcares). Pueden descomponerse en dos monosacáridos, liberando energía (son hidrolizables).
Glúcidos: Disacáridos Sacarosa: Glucosa + Fructosa. Azúcar de caña. Lactosa: Glucosa + Galactosa. Presente en la leche Maltosa: Glucosa + Glucosa. Azúcar de malta (cebada germinada)
Glúcidos: Polisacáridos Se forman por la unión de varios monosacáridos. Con función energética: Enlaces α. Almidón: Mezcla de amilosa y amilopectina. Reserva en vegetales. Glucógeno: Reserva en animales. Con función estructural: Enlaces β. No podemos digerirla, forma la fibra alimentaria. Celulosa: Forma paredes celulares de vegetales. Quitina: Forma exoesqueletos de artrópodos. Polímero de un derivado de la glucosa, la N- acetil-d-glucosamina.
Lípidos Formados por C, H, y O, este último en menor proporción, y en algunos casos por P, N o S. Químicamente son muy heterogéneos. Se caracterizan por sus propiedades físicas: Untuosos al tacto, Insolubles en agua Solubles en disolventes orgánicos (cloroformo, alcohol, etc.).
Lípidos: ácidos grasos Son moléculas hidrocarbonadas lineales, con número par de átomos de carbono y un grupo ácido en un extremo. Pueden ser saturados, si sólo tienen enlaces simples entre los C, e insaturados si tienen uno o varios enlaces dobles. En este caso los dobles enlaces se indican a partir del carbono terminal, llamado ω; así, un ácido graso ω3 tendrá un doble enlace entre los carbonos 3 y 4 contados a partir de este último carbono. Los ácidos grasos se caracterizan por tener una zona hidrófila, soluble en agua, correspondiente al grupo ácido, y una zona lipófila (e hidrófoba), insoluble en agua, correspondiente a la cadena
Lípidos: ácidos grasos Los ácidos grasos saturados están presentes en alimentos de origen animal y elevan el colesterol en sangre. Los insaturados son de origen vegetal y hacen descender el colesterol, principalmente el LDL.
Lípidos: triglicéridos. Son ésteres de la glicerina con diferentes ácidos grasos. Aceites: líquidos, formados principalmente por ácidos grasos insaturados, de origen vegetal. Sebos: sólidos, formados por ácidos grasos saturados, de origen animal. Mantecas, formados por una mezcla de ambos ácidos grasos.
Fosfolípidos Parecidos a los triglicéridos en su estructura. Contienen una molécula de ácido fosfórico. También son anfipáticas
Funciones de los lípidos Estructural: forman parte de las membranas celulares (fosfolípidos, colesterol). Consistencia y protección (ceras). Protección (grasas). Reserva energética: Grasas y aceites. Otras: Hormonas, pigmentos fotosintéticos, áidos biliares, etc.
Proteínas Compuestos por C, H, O y N, aunque suelen tener también otros elementos como S, P, Fe, etc. Son polímeros de aminoácidos, unidos mediante enlaces peptídicos. La unión de aminoácidos da lugar a péptidos, si el peso molecular es pequeño, y a proteínas, si el peso molecular es mayor de 5000 dalton.
Proteínas: Los aminoácidos Se caracterizan por tener un grupo amino y un grupo ácido (carboxilo). En los seres vivos hay alrededor de 20 aminoácidos, que son comunes a todos ellos, y que se diferencian unos de otros por el radical R unido al carbono.
Funciones de las proteínas Estructural: Membranas, citoesqueleto, pelo, uñas, etc. Transportadora: Hemoglobina, proteínas de membrana. Enzimática: regulan las reacciones químicas en el organismo. Hormonal: Insulina, hormona del crecimiento. Inmunitaria: Anticuerpos Contráctil: Contracción de los músculos (actina y miosina).
Propiedades de la proteínas: Son específicas: Cada individuo tiene sus propias proteínas. Por eso existe rechazo en la donación de órganos. Se desnaturalizan: Pierden su estructura tridimensional debido al calor, ácidos, etc, y no pueden desempeñar su función.
ENZIMAS Son los catalizadores biológicos que facilitan las reacciones químicas que tienen lugar en los seres vivos. Las enzimas aumentan la velocidad de una reacción disminuyendo la energía de activación necesaria para que dicha reacción comience. En las reacciones enzimáticas la sustancia que reacciona y sobre la cual actúa la enzima se llama sustrato. La unión del sustrato a la enzima tiene lugar en una pequeña parte de la molécula de enzima que tiene forma de hueco o cavidad, denominada centro activo. Esquema del centro activo de una enzima.
MODO DE ACCIÓN ENZIMAS Las enzimas se unen temporalmente a sus sustratos formando un complejo enzima-sustrato. Luego se rompen esos complejos, liberando el producto y recuperándose la enzima intacta, por lo que puede volver a actuar. E + S Complejo ES E + P Reacción de hidrólisis de la sacarosa por acción de la sacarasa. La enzima se une temporalmente al sustrato y no se altera durante la reacción.
Ácidos nucleicos: ADN y ARN Formadas por C, H, O, N y P. Sus monómeros son los nucleótidos. Un nucleótido está formado por: Un azúcar: Ribosa o desoxirribosa. Acido fosfórico Una base nitrogenada: A, T, G, C y U.
Nucleótidos: componentes
Su azúcar es desoxirribosa Nunca tiene uracilo (U) Cadena doble unida por puentes de hidrógeno entre sus bases nitrogenadas. Emparejamiento de bases: A-T G-C La cadena se enrolla en forma de doble hélice. Se encuentra en el núcleo y en orgánulos como las mitocondrias o los cloroplastos. Portador y transmisor de la Información genética. ADN
ARN Su azúcar es Ribosa. Tiene Uracilo en lugar de Timina y el resto de bases igual que el ADN: adenina, citosina y guanina. Es una cadena simple de nucleótidos. Se encuentra en el núcleo y en el citoplasma de la célula. Transmite la información genética hasta el citoplasma, donde sintetiza proteínas.