Características generales de los seres vivos · importancia biolÓgica del agua ... fosfolÍpidos...
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1 BIOQUÍMICA IES SEVERO OCHOA AMPLIACIÓN DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 1
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BIOQUÍMICA
IES SEVERO OCHOA
AMPLIACIÓN DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA
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NIVELES DE ORGANIZACIÓN
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LA UNIDAD QUÍMICA DE LOS SERES
VIVOS
De todos los elementos que integran la Tierra solo
una pequeña parte forma parte de la materia viva
Bioelementos.
La composición química y las macromoléculas
(grandes moléculas) que forman los seres vivos
son muy similares entre todos ellos
Biomoléculas o principios inmediatos.
BIOELEMENTOS BIOMOLÉCULAS
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BIOELEMENTOS
Son los elementos que constituyen las
biomoléculas.
BIOELEMENTOS FUNDAMENTALES O
PRIMARIOS: ≈ 98%: C, H, O, N, P, S. De estos C,
H, O, N son los que forman la mayor parte de las
biomoléculas.
BIOELEMENTOS SECUNDARIOS : ≈ 2%: Ca, Na,
K, Mg, Cl.
OLIGOELEMENTOS: <0,1%: Mo, Mn, Zn, Fe, Cu,
F, I, Co.
Independientemente de su proporción, todos los
bioelementos son imprescindibles para la vida.4
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BIOMOLÉCULAS
BIOMOLÉCULAS:
INORGÁNICAS: Agua y sales minerales
ORGÁNICAS: Glúcidos, Lípidos, Proteínas, Ácidos
nucleicos
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EL AGUA PROPORCIÓN: 60 – 90% del peso de los seres vivos:
dependiendo de especie, juventud (+) y tipo de tejido.
ENLACE: H2O Dos átomos de hidrógeno se unen
covalentemente (compartiendo electrones) con uno de
oxígeno.
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IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA
Es el principal DISOLVENTE BIOLÓGICO:
Disuelve especialmente bien los compuestos
iónicos. Esto le permite transportar sustancias y ser
el medio donde suceden numerosas reacciones
químicas.
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IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA
Posee elevada CAPACIDAD TÉRMICA: Los
enlaces de hidrógeno hacen que se requiera
mucha energía (calor específico) para elevar su
temperatura. Por ello actúa como almacén de calor
(por ejemplo, los mares).
Es LÍQUIDA A TEMPERATURA AMBIENTE y
tiene su máxima densidad (1g/cm3) a 4ºC. Esto
permite que el hielo flote sobre el agua, dificultando
la congelación de mares y lagos y permitiendo la
vida en ellos.
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MOLÉCULA DEL AGUA EN SUS TRES
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IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA
Posee elevada FUERZA DE COHESIÓN entre las
moléculas gracias a los puentes de H Es poco
compresible (no se comprime bien).
Elevada FUERZA DE ADHESIÓN a las paredes
del recipiente que la contiene.
La fuerza de cohesión y de adhesión permiten la
CAPILARIDAD (capacidad para ascender por las
paredes de un recipiente, más cuanto más
estrecho sea éste).
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CAPILARIDAD
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IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL AGUA Presenta ELEVADA TENSIÓN SUPERFICIAL:
Resistencia de la superficie.
ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIÓN: 100ºC.
Permite que actúe como refrigerante.
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LAS SALES MINERALES
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SALES MINERALES PRECIPITADAS
Función estructural: Dan consistencia a los
huesos (fosfato de calcio) y a los caparazones de
moluscos y otros organismos (carbonato de
calcio).
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SALES MINERALES DISUELTAS
En disolución acuosa originan cationes (cargas +)
y aniones (cargas -) al interactuar con las
moléculas de agua.
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SALES MINERALES DISUELTAS:
FUNCIONES
Mantienen constante el grado de salinidad y
acidez dentro del organismo (disoluciones
tampón).
Controlan la ósmosis.
Generan potenciales eléctricos entre el medio
interno y externo celular transmisión del impulso
eléctrico entre neuronas, contracción muscular…
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SALES MINERALES DISUELTAS:
DIFUSIÓN Si dos disoluciones con distinta concentración se
ponen en contacto o están separadas por una
membrana permeable, el agua y los solutos se
desplazan hasta igualar las concentraciones a
ambos lados de la membrana.
Esto pasa a través de la membrana plasmática con
ciertas moléculas de pequeño tamaño (como el
oxígeno o el dióxido de carbono).
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SALES MINERALES DISUELTAS:
ÓSMOSIS
Si dos disoluciones de distinta concentración se
encuentran separadas por una membrana
semipermeable, el agua pasará desde la menos
concentrada (hipotónica) a la más concentrada
(hipertónica) hasta igualar concentraciones.
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CONSECUENCIAS DE LA ÓSMOSIS
Cuando una célula animal se encuentra en una
disolución hipertónica, tiende a salir agua,
arrugándose.
Cuando una célula vegetal se encuentra en una
disolución hipertónica, tiende a salir agua,
pudiendo llegar a despegarse la membrana
plasmática de la pared celular Plasmólisis.
Cuando una célula animal se encentra en una
disolución hipotónica, tiende a entrar agua,
pudiendo llegar a estallar.
Cuando una célula vegetal se encentra en una
disolución hipotónica, tiende a entrar agua, si
bien la pared celular amortigua este efecto,
produciéndose la turgencia.
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CONSECUENCIAS DE LA ÓSMOSIS
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LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS:
Se basan fundamentalmente en cadenas de
carbono e hidrógeno unidas a otros elementos
como oxígeno, nitrógeno, azufre o fósforo.
Además, los carbonos puede unirse por enlaces
simples, dobles o triples entre sí.
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LOS GLÚCIDOS
Formados por C, H y O. Su fórmula básica es:
CnH2nOn
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MONOSACÁRIDOS
Glúcidos más simples.
Formados por cadenas de :
4 átomos de carbono Tetrosas
5 átomos de carbono Pentosas.
Ej. Ribosa, desoxirribosa (presentes
en ARN y ADN respectivamente).
6 átomos de carbono Hexosas.
Ej. Glucosa, galactosa y fructosa. En
agua suelen formar moléculas
cíclicas.
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LOS MONOSACÁRIDOS
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DISACÁRIDOS
Dos monosacáridos se unen mediante un enlace
llamado O- glucosídico, liberándose una molécula
de agua.
Maltosa: Dos glucosas.
Lactosa: Glucosa+galactosa.
Sacarosa: Glucosa+fructosa.
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POLISACÁRIDOS
Unión de muchas moléculas de monosacáridos
por enlaces O-glucosídicos, generalmente
glucosas.
Pueden ser:
LINEALES: Celulosa (pared vegetal) y quitina
(exoesqueleto de artrópodos y pared celular de
hongos).
RAMIFICADAS: Almidón (reserva vegetal) y
glucógeno (reserva animal).
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CELULOSA Y QUITINA
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ALMIDÓN Y GLUCÓGENO
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FUNCIONES DE LOS GLÚCIDOS
COMBUSTIBLE CELULAR: Principal fuente de
energía, la glucosa.
ALMACÉN DE RESERVA ENERGÉTICA: Almidón
en las plantas y glucógeno en los animales.
COMPONENTE ESTRUCTURAL: Celulosa y
quitina. Ribosas y desoxirribosas forman parte del
ARN y ADN.
LOS LÍPIDOS
Compuestos fundamentalmente por C, H y O.
Insolubles en agua.
Muchos contienen ácidos grasos, un grupo
carboxilo unido a una larga cadena
hidrocarbonada. Pueden ser:
SATURADOS: No presentan dobles enlaces entre
los carbonos. Forman los “sebos” o “grasas”, sólidos a
temperatura ambiente.
INSATURADOS: Presentan dobles enlaces entre los
carbonos. Forman los “aceites”, líquidos a
temperatura ambiente.
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ÁCIDOS GRASOS SATURADOS
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ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS
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CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS
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ACILGLICÉRIDOS
Unión de una glicerina (trialcohol) a uno, dos o tres
ácidos grasos dando:
MONOACILGLICÉRIDOS: Un ácido graso.
DIACILGLICÉRIDOS: Dos ácidos grasos.
TRIACILGLICÉRIDOS: Tres ácidos grasos.
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MONOACILGLICÉRIDOS1 ÁCIDO GRASO + GLICERINA
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DIACILGLICÉRIDOS2 ÁCIDOS GRASOS + GLICERINA
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TRIACILGLICÉRIDOS
3 ÁCIDOS GRASOS + GLICERINA
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CERAS
Son muy impermeables (hidrófobos) y recubren y
protegen superficies en vegetales y animales.
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FOSFOLÍPIDOS Presentan un grupo fosfato.
La molécula posee carácter anfipático:
El extremo del grupo fosfato es hidrófilo (polar).
El extremo de los ácidos grasos es hidrófobo (apolar).
Esto permite la formación de micelas en el agua
y de la bicapa lipídica que forma la membrana
celular.
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MICELAS
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BICAPA LIPÍDICA
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FOSFOLÍPIDOS O FOSFOGLICÉRIDOS
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FOSFOLÍPIDOS O FOSFOGLICÉRIDOS
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FOSFOLÍPIDOS O FOSFOGLICÉRIDOS
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FOSFOLÍPIDOS O FOSFOGLICÉRIDOS
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FOSFOLÍPIDOS O FOSFOGLICÉRIDOS
x= alcohol aminado
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CARÁCTER ANFIPÁTICO DE LOS FOSFOLÍPIDOS
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IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS
FOSFOLÍPIDOS
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IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS
FOSFOLÍPIDOS
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IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS
FOSFOLÍPIDOS
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IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS
FOSFOLÍPIDOS
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Los lípidos anfipáticos pueden formar, entre dos medios acuosos, bicapas.
Parte hidrófila
Parte hidrófila
Parte hidrófoba
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IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS
FOSFOLÍPIDOS
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IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS
FOSFOLÍPIDOS
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IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS
FOSFOLÍPIDOS
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ESTEROIDES
Derivados del ciclopentano perhidrofenantreno o
esterano.
Insolubles en agua.
Vitamina D, colesterol, ácidos biliares y hormonas
sexuales.
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COLESTEROL
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FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS
RESERVA ENERGÉTICA: Liberan una gran
cantidad de energía por gramo.
ESTRUCTURAL: Membranas celulares y ceras
protectoras.
REGULADORA: Hormonas y vitaminas.
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LAS PROTEÍNAS
Formadas por C, H, O y N.
Su unidad básica es el aminoácido, del que
existen 20 diferentes. Se unen en largas cadenas
por medio de enlaces peptídicos entre el grupo
carboxilo de un aa y el amino del siguiente,
liberándose una molécula de agua.
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En un aminoácido tenemos un carbono (llamado
carbono α) unido a:
Un grupo amino –NH2
Un grupo ácido (-COOH)
Un H
Un radical R, distinto para cada aa
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LOS AMINOÁCIDOS
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Enlace que se produce entre el grupo carboxilo (-
COOH) de un aminoácido y el grupo amino (-
NH2)del siguiente
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EL ENLACE PEPTÍDICO
Una cadena corta de aa es un péptido.
Una cadena de centenares de aa es un
polipéptido o cadena polipeptídica.
Una proteína es mucho más que uno o varios
polipéptidos: consta de una estructura primaria,
secundaria, terciaria y cuaternaria que le da su
funcionalidad y especificidad (existen infinidad
de proteínas diferentes y son específicas de
cada especie e incluso de cada individuo).
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PÉPTIDOS, POLIPÉPTIDOS Y
PROTEÍNAS
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PROTEÍNAS
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SECUENCIA DE AMINOÁCIDOS EN LA CADENA
PEPTÍDICA
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ESTRUCTURA PRIMARIA DE UNA
PROTEÍNA
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Disposición de la cadena de aminoácidos
(estructura primaria) en el espacio.
Depende del número de enlaces de hidrógeno
que se puedan formar entre aminoácidos. Existen
dos estructuras fundamentales:
Estructura en α-hélice.
Configuración β
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ESTRUCTURA SECUNDARIA DE UNA
PROTEÍNA
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La cadena polipeptídica se enrolla sobre sí
misma.
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ESTRUCTURA SECUNDARIA EN ALFA-
HÉLICE
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Cadenas con estructura β-
laminar en forma de zig-zag
Muy estable
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ESTRUCTURA SECUNDARIA EN
CONFIGURACIÓN BETA
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ESTRUCTURA TERCIARIA
La estructura secundaria se pliega sobre sí misma
y da una configuración globular
Se mantiene fija por los enlaces diversos entre los
radicales de los aa.
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ESTRUCTURA TERCIARIA
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ESTRUCTURA CUATERNARIA
Varias cadenas polipéptidicas iguales o
distintas con estructura terciaria se unen por
enlaces habitualmente débiles.
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ESTRUCTURA CUATERNARIA
Ej. La Hemoglobina está formada por cuatro
cadenas y grupos Hemo con hierro.
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Los cambios extremos del medio donde se
encuentra la proteína: pH, temperatura etc.
Provocan que ésta pierda su estructura
tridimensional y como consecuencia, su función.
Es una situación que puede llegar a ser
irreversible.
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LA DESNATURALIZACIÓN DE LAS
PROTEÍNAS
FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS
ESTRUCTURAL: Dan elasticidad y resistencia
como el colágeno (hueso, cartílago) y la queratina
(uñas, pelo).
TRANSPORTADORA: Como la hemoglobina (O2)
y las proteínas transportadoras del colesterol.
REGULADORA: Como la insulina (regula los
niveles de glucosa en sangre) y la hormona del
crecimiento.
CONTRÁCTIL: Como la actina y la miosina de las
fibras musculares.
DEFENSA INMUNITARIA: Como los anticuerpos.
ENZIMÁTICA O BIOCATALIZADORA: Facilita y
acelera las reacciones metabólicas.
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FUNCIÓN DE TRANSPORTE
Hemoglobina, HDL
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FUNCIÓN INMUNITARIA
Inmunoglobulinas
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FUNCIÓN CONTRÁCTIL
Actina y miosina: contracción muscular
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FUNCIÓN ENZIMÁTICA
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EJEMPLO DE CATÁLISIS ENZIMÁTICA
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LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
C, H, O, N, P
Formados por una unidad básica llamada
NUCLEÓTIDO:
ÁCIDO FOSFÓRICO: H3PO4
PENTOSA:
Ribosa (ARN)
2-desoxirribosa (ADN)
BASE NITROGENADA:
Púricas: Adenina (A) y Guanina (G)
Pirimidínicas: Citosina (C), Timina (T) y
Uracilo (U) 82
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BASES NITROGENADAS
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Los nucleótidos se
unen entre sí con
enlaces covalentes
fosfodiéster
El grupo fosfato se une
por una parte con el
carbono 3 de una
pentosa y por otra con
en 5 de la siguiente
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EL ADN
TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS
ADN: Ácido desoxirribonucleico. Presenta
estructura en doble hélice. Contiene desoxirribosa,
C, T, A y G.
ARN: Ácido ribonucleico. Sintetiza las proteínas.
Es lineal. Contiene C, U, A y G
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La secuencia de nucleótidos monocatenaria
El número de hebras diferentes que se pueden
formar combinando A, G, C y T es elevadísimo
Estructura la información genética
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ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN
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Disposición de las hebras, que forman una doble
hélice, en el espacio
Las bases nitrogenadas se enfrentan y unen por
enlaces de puentes de hidrógeno
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ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN
FUNCIÓN DEL ADN
Portador de la información hereditaria.
Contiene la información codificada, si varía la
secuencia de bases nitrogenadas, lo hace la
información contenida en ella.
Tiene capacidad para duplicarse (hacer una copia
exacta de sí mismo).
Sirve a la célula para elaborar sus propias
proteínas.
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EL ARN
Es lineal, aunque según el tipo, la forma en que se
presenta es variada.
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ARNm, monocatenario, lineal
Copia la información de ADN y la lleva a los ribosomas para que sinteticen proteínas
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EL ARN MENSAJERO
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ARNr, constituye los ribosomas junto con proteínas
Presenta lugares para la unión del ARNm y ARNt
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EL ARN RIBOSÓMICO
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ARNt, transporta aa hasta el ribosoma donde,
según la secuencia especificada por el ARNm, se
sintetizan las proteínas
Presenta estructura en forma de trébol.
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EL ARN DE TRANSFERENCIA
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FIN
