P aacute g i n a | 1BIOLELEMENTOS Y BIOCOMPUESTOS-lunes 11 de julio de 2011 Lic Torres Heacutector Mario

INEM ldquoLUIS LOPEZ DE MESArdquoVILLAVICENCIO

BIOLEMENTOS Y BIOCOMPUESTOSINORGAacuteNICOS Y ORGAacuteNICOS

110711

NOMBRE GRADO 11- FECHA NOTA

BIOLEMENTOSLa materia viva presenta unas caracteriacutesticas y propiedades distintas a las de la materia inerte Estas caracteriacutesticas y propiedades encuentran su origen en los aacutetomos que conforman la materia viva Los aacutetomos que componen la materia viva se llaman bioelementosDe los 92 aacutetomos naturales nada maacutes que 27 son bioelementos Estos aacutetomos se separan en grupos atendiendo a la proporcioacuten en la que se presentan en los seres vivos

Bioelementos en la materia

vivaAacutetomos

Primarios96

C H O N P S

Secundarios39

Ca Na K Cl I Mg Fe

Oligoelementos01

Cu Zn Mn Co Mo Ni Si

Bioelementos primariosSon los elementos maacutes abundantes en los seres vivosLa mayor parte de las moleacuteculas que componen los seres vivos tienen una base de carbono Este elemento presenta una serie de propiedades que hacen que sea el idoacuteneo para formar estas moleacuteculas Estas propiedades son las siguientes

1 Forma enlaces covalentes que son estables y acumulan mucha energiacutea

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2 Puede formar enlaces hasta con cuatro elementos distintos lo que da variabilidad molecular3 Puede formar enlaces sencillos dobles o triples4 Se puede unir a otros carbonos formando largas cadenas5 Los compuestos siendo estables a la vez pueden ser transformados por reacciones quiacutemicas6 El carbono unido al oxiacutegeno forma compuestos gaseosos

Todas estas propiedades derivan de su pequentildeo radio atoacutemico y a la presencia de 4 electrones en su uacuteltima capaEl Hidroacutegeno el Oxiacutegeno y el Nitroacutegeno tambieacuten son capaces de unirse mediante enlaces covalentes estables Forman parte de las cadenas de carbono que componen las moleacuteculas de los seres vivos

Bioelementos secundariosSon elementos que se encuentran en menor proporcioacuten en los seres vivos Se presentan en forma ioacutenicaEl Calcio puede encontrarse formando parte de los huesos conchas caparazones o como elemento indispensable para la contraccioacuten muscular o la formacioacuten del tubo poliacutenicoEl Sodio y el Potasio son esenciales para la transmisioacuten del impulso nervioso Junto con el Cloro y el Iodo contribuyen al mantenimiento de la cantidad de agua en los seres vivosEl Magnesio forma parte de la estructura de la moleacutecula de la clorofila y el Hierro forma parte de la estructura de proteiacutena transportadoras

OligoelementosLos oligoelementos tambieacuten se denominan elementos traza puesto que aparecen en muy baja proporcioacuten el la materia viva (trazas) Alguno de estos elementos no se manifiesta en ciertos seres Sin embargo como el caso del Silicio puede ser muy abundante en determinados seres vivos como diatomeas Gramiacuteneas o Equisetos

LAS BIOMOLEacuteCULASLos bioelementos se combinan entre siacute para formar las moleacuteculas que componen la materia viva Estas moleacuteculas reciben el nombre de Biomoleacuteculas o Principios InmediatosLas biomoleacuteculas para poder ser estudiadas deben ser extraiacutedas de los seres vivos mediante procedimientos fiacutesicos nunca quiacutemicos ya que si asiacute fuera su estructura molecular se alterariacutea Los procedimientos fiacutesicos son la filtracioacuten la diaacutelisis la cristalizacioacuten la centrifugacioacuten la cromatografiacutea y la electroforesis Las biomoleacuteculas se clasifican atendiendo a su composicioacuten Las biomoleacuteculas inorgaacutenicas son las que no estaacuten formadas por cadenas de carbono como son el agua las sales minerales o los gases Las moleacuteculas orgaacutenicas estaacuten formadas por cadenas de carbono y se denominan Gluacutecidos Liacutepidos Proacutetidos y Aacutecidos nucleicosLas biomoleacuteculas orgaacutenicas atendiendo a la longitud y complejidad de su cadena se pueden clasificar como monoacutemeros o poliacutemeros Los monoacutemeros son moleacuteculas pequentildeas unidades moleculares que forman parte de una moleacutecula mayor Los poliacutemeros son agrupaciones de monoacutemeros iguales o distintos que componen una moleacutecula de mayor tamantildeo

DiaacutelisisLa diaacutelisis es un proceso mediante el cual se extrae las toxinas que el rintildeoacuten no elimina ya sea que no funcionen por una infeccioacuten o por alguacuten otro factor que no se haya determinado Este proceso debe realizarse en un cuarto higieacutenico para evitar el riesgo de contraer alguna infeccioacuten en la sangre durante el proceso La diaacutelisis puede ser usada para pacientes muy enfermos que han perdido repentinamente su funcioacuten renal (fallo renal agudo) o para pacientes absolutamente estables que han perdido permanentemente su funcioacuten renal (enfermedad renal en estado terminal) Cuando son sanos los rintildeones eliminan los productos de desecho de la sangre (por ejemplo potasio aacutecido y urea) y tambieacuten quitan exceso de liacutequido en forma de orina Los tratamientos de diaacutelisis tienen que duplicar ambas funciones eliminacioacuten de desechos (con diaacutelisis) y eliminacioacuten de liacutequido (con ultrafiltracioacuten) La diaacutelisis trabaja con el principio de la difusioacuten de solutos a lo largo de un gradiente de concentracioacuten a traveacutes de una membrana semipermeable En todos los tipos de diaacutelisis la sangre pasa en un lado de una membrana semipermeable y un liacutequido de diaacutelisis pasa en el otro lado Alterando la composicioacuten del liacutequido de diaacutelisis las concentraciones de solutos indeseados (principalmente potasio y urea) en el liacutequido son bajas pero los solutos deseados (por ejemplo sodio) estaacuten en su concentracioacuten natural encontrada en la sangre sana o en el caso de bicarbonato mayor para neutralizar la acidosis que estaacute presente a menudo

EL AGUAEl agua es una biomoleacutecula inorgaacutenica Se trata de la biomoleacutecula maacutes abundante en los seres vivos En las medusas puede alcanzar el 98 del volumen del animal y en la lechuga el 97 del volumen de la planta Estructuras como el liacutequido interno de animales o plantas embriones o tejidos conjuntivos suelen contener gran cantidad de agua Otras estructuras como semillas huesos pelo escamas o dientes poseen poca cantidad de agua en su composicioacuten

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EstructuraEl agua es una moleacutecula formada por dos aacutetomos de Hidroacutegeno y uno de Oxiacutegeno La unioacuten de esos elementos con diferente electronegatividad proporciona unas caracteriacutesticas poco frecuentes Estas caracteriacutesticas son

bull La moleacutecula de agua forma un aacutengulo de 1045ordmbull La moleacutecula de agua es neutrabull La moleacutecula de agua aun siendo neutra forma un dipolo aparece una zona con un diferencial de carga

positivo en la regioacuten de los Hidroacutegenos y una zona con diferencial de carga negativo en la regioacuten del Oxiacutegeno

bull El dipolo facilita la unioacuten entre moleacuteculas formando puentes de hidroacutegeno que unen la parte electropositiva de una moleacutecula con la electronegativa de otra

Importancia bioloacutegica del aguaLas propiedades del agua permiten aprovechar esta moleacutecula para algunas funciones para los seres vivos Estas funciones son las siguientes

bull Disolvente polar universal el agua debido a su elevada constante dieleacutectrica es el mejor disolvente para todas aquellas moleacuteculas polares Sin embargo moleacuteculas apolares no se disuelven en el agua

bull Lugar donde se realizan reacciones quiacutemicas debido a ser un buen disolvente por su elevada constante dieleacutectrica y debido a su bajo grado de ionizacioacuten

bull Funcioacuten estructural por su elevada cohesioacuten molecular el agua confiere estructura volumen y resistenciabull Funcioacuten de transporte por ser un buen disolvente debido a su elevada constante dieleacutectrica y por poder

ascender por las paredes de un capilar gracias a la elevada cohesioacuten entre sus moleacuteculas los seres vivos utilizan el agua como medio de transporte por su interior

bull Funcioacuten amortiguadora debido a su elevada cohesioacuten molecular el agua sirve como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento

bull Funcioacuten termorreguladora al tener un alto calor especiacutefico y un alto calor de vaporizacioacuten el agua es un material idoacuteneo para mantener constante la temperatura absorbiendo el exceso de calor o cediendo energiacutea si es necesario

LAS SALES MINERALESLas sales minerales son biomoleacuteculas inorgaacutenicas que aparecen en los seres vivos de forma precipitada disuelta en forma de iones o asociada a otras moleacuteculasPrecipitadasLas sales se forman por unioacuten de un aacutecido con una base liberando agua En forma precipitada forman estructuras duras que proporcionan estructura o proteccioacuten al ser que las posee Ejemplos son las conchas los caparazones o los esqueletosDisueltasLas sales disueltas en agua manifiestan cargas positivas o negativas Los cationes maacutes abundantes en la composicioacuten de los seres vivos son Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Los aniones maacutes representativos en la composicioacuten de los seres vivos son Cl- PO4

3- CO32- Las sales disueltas en agua pueden realizar funciones tales como

bull Mantener el grado de grado de salinidadbull Amortiguar cambios de pH mediante el efecto tampoacutenbull Controlar la contraccioacuten muscularbull Producir gradientes electroquiacutemicosbull Estabilizar dispersiones coloidales

Asociadas a otras moleacuteculasLos iones pueden asociarse a moleacuteculas permitiendo realizar funciones que por siacute solos no podriacutean y que tampoco realizariacutea la moleacutecula a la que se asocia si no tuviera el ioacuten La hemoglobina es capaz de transportar oxiacutegeno por la sangre porque estaacute unida a un ioacuten Fe++ Los citocromos actuacutean como transportadores de electrones porque poseen un ioacuten Fe+++ La clorofila captura energiacutea luminosa en el proceso de fotosiacutentesis por contener un ioacuten Mg++ en su estructuraLOS GLUacuteCIDOSLos gluacutecidos son biomoleacuteculas orgaacutenicas Estaacuten formados por Carbono Hidroacutegeno y Oxiacutegeno aunque ademaacutes en algunos compuestos tambieacuten podemos encontrar Nitroacutegeno y FoacutesforoReciben tambieacuten el nombre de azuacutecares carbohidratos o hidratos de carbonoLa importancia bioloacutegica principal de este tipo de moleacuteculas es que actuacutean como reserva de energiacutea o pueden conferir estructura tanto a nivel molecular (forman nucleoacutetidos) como a nivel celular (pared vegetal) o tisular (tejidos vegetales de sosteacuten con celulosa)Dependiendo de la moleacutecula que se trate los Gluacutecidos pueden servir como

bull Combustible los monosacaacuteridos se pueden oxidar totalmente obteniendo unas 4 KCalgbull Reserva energeacutetica el almidoacuten y el glucoacutegeno son polisacaacuteridos que acumulan gran cantidad de energiacutea en

su estructura por lo que sirven para guardar energiacutea excedente y utilizarla en momentos de necesidad

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bull Formadores de estructuras la celulosa o la quitina son ejemplos de polisacaacuteridos que otorgan estructura resistente al organismo que las posee

CLASIFICACIOacuteN DE LOS GLUacuteCIDOS

Monosacaacuteridos

u

osas

Triosas

Tetrosas

Pentosas

Hexosas

Heptosas

Aldosas

Cetosas

OacutesidosHoloacutesidos

OligosacaacuteridosDisacaacuteridos trisacaacuteridos

PolisacaacuteridosHomopolisacaacuteridos

Heteropolisacaacuteridos

Heteroacutesidos

LOS MONOSACAacuteRIDOSLos monosacaacuteridos son sustancias blancas con sabor dulce cristalizables y solubles en agua Se oxidan faacutecilmente transformaacutendose en aacutecidos por lo que se dice que poseen poder reductor (cuando ellos se oxidan reducen a otra moleacutecula)

Los monosacaacuteridos son moleacuteculas sencillas que responden a la foacutermula general (CH2O)n Estaacuten formados por 3 4 5 6 oacute 7 aacutetomos de carbono Quiacutemicamente son polialcoholes es decir cadenas de carbono con un grupo -OH cada carbono en los que un carbono forma un grupo aldehiacutedo o un grupo cetonaSe clasifican atendiendo al grupo funcional (aldehiacutedo o cetona) en aldosas con grupo aldehiacutedo y cetosas con grupo cetoacutenicoCuando aparecen carbonos asimeacutetricos presentan distintos tipos de isomeriacuteaAlgunos de ellos pueden presentar su estructura ciclada

Los monosacaacuteridos se nombran atendiendo al nuacutemero de carbonos que presenta la moleacutecula

bull Triosas tres carbonos bull Tetrosas cuatro carbonosbull Pentosas cinco carbonosbull Hexosas seis carbonosbull Heptosas siete carbonos

larr Pulsa sobre las palabras en verde si deseas ver las foacutermulas moleculares correspondientes en proyeccioacuten lineal

Ejemplos de monosacaacuteridos relevantes en el metabolismo son la glucosa la fructosa la ribosa o la desoxirribosa entre otros muchosOacuteSIDOSLos Oacutesidos son Gluacutecidos formados por varios monosacaacuteridos La unioacuten de monosacaacuteridos se realiza a traveacutes de un enlace especial que libera una moleacutecula de agua y que se llama enlace O-glucosiacutedico ya que un monosacaacuterido se une al siguiente a traveacutes de un Oxiacutegeno Se llaman Holoacutesidos a los oacutesidos formados por varios monosacaacuteridos Se denominan Heteroacutesidos a los oacutesidos formados por monosacaacuteridos y otras moleacuteculas distintas a los Gluacutecidos como pueden ser liacutepidos que forman glucoliacutepidos o proacutetidos que pueden formar glucoproteiacutenas entre otrosLos Holoacutesidos se clasifican en Oligosacaacuteridos y en Polisacaacuteridos

OligosacaacuteridosLos oligosacaacuteridos son Gluacutecidos formados por un nuacutemero pequentildeo de monosacaacuteridos entre 2 y 10 Se denominan Disacaacuteridos si estaacuten compuestos por dos monosacaacuteridos Trisacaacuteridos si estaacuten compuestos por tres monosacaacuteridos Tetrasacaacuteridos si estaacuten compuestos por cuatro monosacaacuteridos y asiacute sucesivamente

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Los disacaacuteridos se forman por la unioacuten de dos monosacaacuteridos mediante un enlace O-glucosiacutedico El enlace se forma entre el carbono que forma el enlace hemiacetaacutelico del primer monosacaacuterido y un carbono del segundo monosacaacuteridoPara nombrar el disacaacuterido formado se debe indicar las moleacuteculas que lo constituyen y el nuacutemero de los carbonos implicados en el enlace Como el nombre quiacutemico suele ser muy largo se utiliza maacutes el nombre maacutes comuacuten

PolisacaacuteridosLos polisacaacuteridos son poliacutemeros de monosacaacuteridos unidos mediante enlace O-glucosiacutedico Cuando los monosacaacuteridos que forman la moleacutecula son todos iguales el polisacaacuterido formado se llama Homopolisacaacuterido Cuando los monosacaacuteridos que forman la moleacutecula son distintos entre siacute es decir de maacutes de un tipo el polisacaacuterido formado se llama heteropolisacaacuteridoLos polisacaacuteridos no tienen sabor dulce no cristalizan y no tienen poder reductor Su importancia bioloacutegica reside en que pueden servir como reservas energeacuteticas o pueden conferir estructura al ser vivo que los tiene La funcioacuten que cumplan vendraacute determinada por el tipo de enlace que se establezca entre los monosacaacuteridos formadoresLos polisacaacuteridos maacutes abundantes en la Naturaleza son el almidoacuten el glucoacutegeno la celulosa y la quitina

bull AlmidoacutenAparece en ceacutelulas vegetales Es un homopoliacutesacaacuterido con funcioacuten de reserva energeacutetica formado por dos moleacuteculas que son poliacutemeros de glucosa la amilosa y la amilopectina La amilosa estaacute formada por glucosas unidas por enlace α(1rarr4) La amilopectina estaacute formada por glucosas unidas por enlaces α(1rarr4) y (1rarr6) Estos enlaces (1rarr6) originan ramificaciones que se repiten en intervalos de secuencias desiguales de monosacaacuteridos La amilosa adquiere una estructura helicoidal y la amilopectina recubre a la amilosa

bull Glucoacutegeno

Es un homopolisacaacuterido con funcioacuten de reserva energeacutetica que aparece en animales y hongos Se acumula en el tejido muscular esqueleacutetico y en el hiacutegado Estaacute formado por glucosas unidas por enlace α(1rarr4) y presenta ramificaciones formadas por enlaces (1rarr6)

bull Celulosa

Es un homopolisacaacuterido formado por glucosas unidas por enlace β(1rarr4) Es tiacutepico de paredes celulares vegetales aunque tambieacuten la pueden tener otros seres incluso animales Su importancia bioloacutegica reside en que otorga resistencia y dureza Confiere estructura al tejido que la contiene Las cadenas de celulosa se unen entre siacute mediante puentes de Hidroacutegeno formando fibras maacutes complejas y maacutes resistentes

bull Quitina

Es un homopolisacaacuterido con funcioacuten estructural formado por la unioacuten de N-acetil-β -D-glucosaminas Se encuentra en exoesqueletos de artroacutepodos y otros seres ya que ofrece gran resistencia y dureza

LOS LIacutePIDOS

Los liacutepidos son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por Carbono Hidroacutegeno y Oxiacutegeno que pueden aparecer en algunos compuestos el Foacutesforo y el Nitroacutegeno Constituyen un grupo de moleacuteculas con composicioacuten estructura y funciones muy diversas pero todos ellos tienen en comuacuten varias caracteriacutesticas

bull No se disuelven en agua formando estructuras denominadas micelas bull Se disuelven en disolventes orgaacutenicos tales como cloroformo benceno aguarraacutes o acetona bull Son menos densos que el agua por lo que flotan sobre ella

bull Son untosos al tacto

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Los liacutepidos se ordenan en los siguientes grupos moleculares

bull Aacutecidos grasos bull Acil-gliceacuteridos bull Ceacuteridos bull Fosfogliceacuteridos y esfingoliacutepidos bull Esteroides bull Isoprenoides

bull Prostaglandinas

LOS AacuteCIDOS GRASOS

Los aacutecidos grasos son moleacuteculas formadas por cadenas de carbono que poseen un grupo carboxilo como grupo funcional El nuacutemero de carbonos habitualmente es de nuacutemero par Los tipos de aacutecidos grasos maacutes abundantes en la Naturaleza estaacuten formados por cadenas de 16 a 22 aacutetomos de carbono

La parte que contiene el grupo carboxilo manifiesta carga negativa en contacto con el agua por lo que presenta caraacutecter aacutecido El resto de la moleacutecula no presenta polaridad (apolar) y es una estructura hidroacutefoba Como la cadena apolar es mucho maacutes grande que la parte con carga (polar) la moleacutecula no se disuelve en agua

ACIL-GLICEacuteRIDOS

Los aacutecidos grasos forman parte de otros compuestos lipiacutedicos Todos aquellos liacutepidos que tienen aacutecidos grasos en su estructura tienen la capacidad de realizar la reaccioacuten de saponificacioacuten y por ello se llaman liacutepidos saponificables

Los acil-glceacuteridos estaacuten formados por aacutecidos grasos por lo que son liacutepidos saponificables Son moleacuteculas formadas por la unioacuten de uno dos o tres aacutecidos grasos con una glicerina La unioacuten se da entre los grupos -OH de cada moleacutecula Se libera una moleacutecula de agua El enlace recibe el nombre de eacutester Si la glicerina se une a un aacutecido graso se forma un monoacilgliceacuterido Si se une a dos aacutecidos grasos se forma un diacilgliceacuterido Si se une a tres aacutecidos grasos se forma un triacilgliceacuterido o simplemente trigliceacuterido

Los aacutecidos grasos se clasifican atendiendo al estado que presentan a temperatura ambiente Los soacutelidos se denominan sebos y estaacuten formados por aacutecidos grasos saturados Los liacutequidos se llaman aceites y estaacuten formados por aacutecidos grasos insaturados y saturados

Funciones de los acil-gliceacuteridos

La importancia de los acil-gliceacuteridos radica en que

bull Actuacutean como combustible energeacutetico Son moleacuteculas muy reducidas que al oxidarse totalmente liberan mucha energiacutea (9 Kcalg)

bull Funcionan como reserva energeacutetica Acumulan mucha energiacutea en poco peso Comparada con los gluacutecidos su combustioacuten produce maacutes del doble de energiacutea Los animales utilizan los liacutepidos como reserva energeacutetica para poder desplazarse mejor iquestAguantariacutean nuestras articulaciones el peso del cuerpo si acumulaacutesemos la energiacutea en forma de gluacutecidos

bull Sirven como aislantes teacutermicos Conducen mal el calor Los animales de zonas friacuteas presentan a veces una gran capa de tejido adiposo

bull Son buenos amortiguadores mecaacutenicos Absorben la energiacutea de los golpes y por ello protegen estructuras sensibles o estructuras que sufren continuo rozamiento

CEacuteRIDOS

Los ceacuteridos tambieacuten llamados ceras se forman por la unioacuten de un aacutecido graso de cadena larga (de 14 a 36 aacutetomos de carbono) con un monoalcohol tambieacuten de cadena larga (de 16 a 30 aacutetomos de carbono) mediante un enlace eacutester El resultado es una moleacutecula completamente apolar muy hidroacutefoba ya que no aparece ninguna carga y su

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estructura es de tamantildeo considerable

Esta caracteriacutestica permite que la funcioacuten tiacutepica de las ceras consista en servir de impermeabilizante El revestimiento de las hojas frutos flores o talos joacutevenes asiacute como los tegumentos de muchos animales el pelo o las plumas estaacute recubierto de una capa ceacuterea para impedir la peacuterdida o entrada (en animales pequentildeos) de agua

FOSFOGLICEacuteRIDOS Y ESFINGOLIacutePIDOS

Los fosfogliceacuteridos y los esfingoliacutepidos son moleacuteculas que aparecen formando parte de la estructura de las membranas celulares Estas moleacuteculas presentan una parte polar (cabeza polar) y una parte apolar (colas apolares) Por este motivo se dice que son anfipaacuteticos

bull Fosfogliceacuteridos

Los fosfogliceacuteridos pertenecen al grupo de los fosfoliacutepidos La estructura de la moleacutecula es un aacutecido fosfatiacutedico El aacutecido fosfatiacutedico estaacute compuesto por dos aacutecidos grasos uno saturado y otro generalmente insaturado una glicerina y un aacutecido ortofosfoacuterico La unioacuten entre estas moleacuteculas se realiza mediante enlaces de tipo eacutester

El aacutecido fosfatiacutedico se puede unir a un aminoalcohol como la Serina la Etanolamina o la Colina y formar un Fosfoaminoliacutepidido Tambieacuten puede unirse a un alcohol como el Inositol

ESTEROIDES ISOPRENOIDES Y PROSTAGLANDINAS

• Diaacutelisis