BLOQUE I: LA BASE MOLECULAR Y FÍSICO-QUÍMICA DE LA VIDA Tema 2.- Componentes químicos de la célula: biomoléculas inorgánicas
Tema 2.- Componentes químicos de la célula: biomoléculas inorgánicas A.- Los bioelementos y las biomoléculas. -Elementos biogénicos primarios, secundarios y oligoelementos. B.- Los enlaces químicos y su importancia biológica. C.- Las biomoléculas inorgánicas: -El agua: propiedades fisicoquímicas y funciones en los seres vivos. -Las sales minerales. D.-Fisicoquímica de las dispersiones acuosas. -Difusión y ósmosis: soluciones isotónicas, hipotónicas e hipertónicas. -Concepto de diálisis
Elementos principales Oligoelementos De los 92 elementos existentes en la naturaleza, tan sólo 6 de ellos representan más del 90 % de la materia viva.
ELEMENTOS BIOGÉNICOS PRIMARIOS: Los más abundantes en los seres vivos (alrededor del 96% en peso) con ellos formamos las biomoléculas C, H, O, N, (P y S) SECUNDARIOS: Aparecen en menor proporción pero intervienen en funciones muy importantes para la célula. Na, K, Ca, Mg y Cl
ELEMENTOS BIOGÉNICOS OLIGOELEMENTOS: En general representan menos del 0,1 % en peso. Esenciales o indispensables: Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mo, Sn. No esenciales para todas las especies: Li, Al, Pb...
Los seres vivos hemos elegido de entre loe elementos químicos presentes en la superficie de nuestro planeta aquellos que son más apropiados. 50 47 49 % en la corteza terrestre % en Los seres vivos 40 30 25 28 26 20 10 0 0,001 0,01 8,2 0,001 0,2 0,14 12 0,05 1,1 2,5 0,04
Composición de un hombre adulto de 70 Kg de peso (60% de agua) Elemento Peso % en peso % total de átomos O 43.9 Kg 62.7 25.6 C 13.5 Kg 19.3 10.5 H 6.54 Kg 9.34 60.95 N 3.6 Kg 5.14 2.39 Ca 1.13 Kg 1.61 0.27 P 55O g 0.79 0.16 S 324 g 0.46 0.10 K 154 g 0.22 0.04 Na 140 g 0.20 0.06 Cl 112 g 0.16 0.03 Mg 27 g 0.04 0.01
Composición de un hombre adulto de 70 Kg de peso (60% de agua) Elemento Peso Fe F Zn Si Cu I Co Hg 4 g 3.3 g 2.1 g 1.1 g 70 mg 15 mg 1.5 mg 13 mg
Necesidades en humanos de algunos bioelementos Na y K Cl P Ca Mg Fe I Se Cr Co 1.5 a 6 g diarios 1-2 g diarios 1-1.5 g diarios 0.4-1 g diarios 200-400 mg diarios 10-15 mg diarios 100-500 μg 50-200 μg 50-200 μg 5-10 μg
Geometría de los enlaces del Carbono Enlace sencillo Carbono Carbono Distribución tetraédrica de los enlaces sencillos Enlace doble Carbono Carbono
Principales grupos funcionales Hidroxilo (Alcohol) Carbonilo (Aldehido) Carbonilo (Cetona)
Principales grupos funcionales Carboxilo (Ácido) Amino Metilo
Ejemplos de diferentes tipos de esqueletos carbonados en las biomoléculas Glucosa
Fosfoglicérido
Un Nucleótido
Un segmento de DNA de 12 pares de bases
ATP Glucosa Una proteína: la enzima Hexoquinasa
REPASO A LOS TIPOS DE ENLACE QUÍMICO El ENLACE METÁLICO
El ENLACE IÓNICO es típico de los compuestos llamados sales.
El ENLACE COVALENTE se produce cuando dos átomos comparten un par de electrones
Componentes moleculares de una célula de E. coli Biomoléculas inorgánicas Moléculas Número aproximado de moléculas diferentes Porcentaje en peso de la célula Agua 1 70 % Iones inorgánicos 20 1 % Polisacáridos 5 3 % Lípidos 20 2 % Moléculas pequeñas: intermediarios metabólicos y monómeros 500 2 % Proteínas 3000 15 % Ácidos nucleicos: ADN ARN Biomoléculas orgánicas 1 3000 1 % 6 %
El agua es la molécula mayoritaria en todos los seres vivos, y está íntimamente ligada a la presencia de vida
CONTENIDO EN AGUA EN DIFERENTES ESPECIES Y ESTRUCTURAS Medusa 90 a 98% Algas 95% Melocotón 89% Hongos 80% Caracol 80% Cangrejo 77% Semillas Variable: 10 al 60% Humanos adultos 63%
CONTENIDO EN AGUA EN DIFERENTES TEJIDOS ESTRUCTURAS HUMANAS Humanos adultos 63% Feto humano de 3 meses 94% Recién nacido 69% Sistema nervioso 86% Músculo 76% Hígado 75% Hueso 25%
Estructura de la molécula de agua El enlace H-O es un enlace covalente polar La molécula de agua es un dipolo
Los dipolos de agua se atraen entre sí formando un tipo de enlace débil llamado puente, o enlace, de Hidrógeno.
En el hielo cada molécula de agua forma el máximo de cuatro puentes de H, formando una red cristalina regular Estructura del agua
La tensión superficial es responsable de la forma esférica de las gotas de agua
IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS Función esquelética en muchos seres vivos
Efecto capilar El hielo flota
IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LAS PROPIEDADES QUÍMICAS El medio celular es acuoso y permite disolver multitud de sustancias.
El medio celular es agua y por tanto, ni ácido ni básico (en principio)
LAS SALES MINERALES Pueden estar en forma Precipitada (sólida) disueltas: en forma iónica
Funciones de las sales minerales en estado sólido Funciones esqueléticas:
ATP 507 D Glucosa 180 D Agua PM: 18 D La enzima Hexoquinasa PM: 100 000 D
Fase de Sol Fase de Gel En la fase Sol predomina la fase dispersante (agua) y en la de Gel la fase dispersa (proteína, almidón ) sobre la dispersante Estos estados son reversibles
Los lípidos son sustancias apolares, y por tanto insolubles en agua. Los lípidos forman dispersiones y micelas en el medio acuoso.
DIFUSIÓN La difusión es un proceso físico que depende de las concentraciones de solutos, la temperatura y la agitación, principalmente.
La difusión de ciertas sustancias, y la impermeabilidad para otras con carga o polares, es la base de los fenómenos osmóticos y la formación de gradientes electroquímicos. Célula isotónica Medio hipotónico Medio Célula isotónico Medio hipertónico Célula hipotónica hipertónica